Apja jómódú gabonakereskedő volt, akinek vagyonát az 1848-49-i szerb felkelők tönkretették. Középiskoláit Nagybecskereken, Szegeden és Temesvárott végezte, ahol másokat tanítva tartotta fenn magát. Tanárainak (Horváth Cyrill, Somhegyi, Csaplár stb.) buzdítására korán kezdett az irodalommal foglalkozni. V. és VI. osztályos gimnáziumi tanuló korában tanulótársai között megalapította a Reményvirágok című irodalmi társulatot. Szalay Ágoston ? aki rokona volt ? a történetirodalmi gyűjtésre ösztönözte. 1860-tól a temesvári papnevelő intézetben tanult. Itt a germanizálás ellensúlyozásául növendéktársaival megalapította a 'Magyar gyakorlóiskolát'. 1866-ban a pesti egyetemen teológiai doktori oklevelet szerzett és ugyanebben az évben pappá szentelték. 1866-tól a dél-magyarországi hegyvidéki bányatelepeken, Steyerdorfban és Aninán káplán: itt német, szlovák és cseh nyelven kellett hirdetnie az evangéliumot. 1868-tól a nagykikindai német fő-elemi iskola igazgatója, egyúttal a reáliskolában a magyar nyelv és irodalom tanára. 1869-től a temesvári királyi főgimnáziumban a bölcselet és latin nyelv tanára. Ormós Zsigmond főispán támogatásával Temesvár magyarosítására és a dél-magyarországi történelmi és régiségtudományi társulat létrehozására használta fel idejét és befolyását. 1873-ban a Sissányi család Törökbecsére hívta meg lelkésznek, 1873-tól itt plébános. 1883-tól a budapesti egyetemen Magyarország legújabbkori történetének magántanára. 1898-tól csanádi kanonok, 1917-től nagyprépost.
Főként a régi Magyarország déli megyéinek történetével foglalkozott. 1871-73-ban Temesváron, 1873-74-ben Budapesten a Történelmi Adattár (Ortvay Tivadarral), 1879-90-ben a nagybecskereki Torontál című lap, 1907-től a temesvári Szépirodalmi és Szépműtani Közlemények (Szabolcska Mihállyal) szerkesztője. Művei közül legnagyobb jelentőségű a Száz év Dél-Magyarország történetéből (Temesvár, 1879-1882) című, nagyarányú levéltári kutatásokon alapuló ? igaz befejezetlen - forrásmunkája. Pesty Frigyes szerint "kiváló becse azon roppant, eddig ismeretlen adathalmaz, melyet a múlt század földrajzának felvilágosítására az ország leggazdagabb levéltáraiból összehordott, de nemcsak összehordott, hanem ügyes kézzel és átható szellemmel fel is dolgozott". A csanádegyházmegyei plébániák története című tervezett monográfiából csak egy kötet készült el, de csonkaságában is nélkülözhetetlen forrása Dél-Magyarország XVIII. századi történetének. Az Oláhok költöztetése Dél-Magyarországon a múlt században című akadémiai értekezésében megállapította, hogy a Délvidék mesterséges elrománosítását a bécsi kormány intézte az odatelepített németség biztosítására. Annak idején feltűnést keltett A dunai hajóhadak története című (Budapest, 1886) terjedelmes műve is, eredményeit azonban az újabb kutatások nagyrészt meghaladták.
A középiskolai hittanárok vizsgálóbizottságának tagja, a Szent István Társulat tudományos és irodalmi osztályának, a Magyar Heraldikai és Genealógiai, valamint a Bács-bodrogi és Békési Régiségtudományi és Művelődéstörténeti Társulatok igazgató választmányának tagja. 1916-tól a Szt. István Akadémia rendes tagja. 1903-tól a temesvári Arany János Társaság alapító elnöke. 1885-től a belgrádi szerb tudós társaság tiszteleti tagja. Az MTA levelező tagja 1882. június 1-jétől. Akadémiai székfoglalóját A királynaszádosok Magyarországban, tekintettel a dunai hajóhadak régibb múltjára. A dunai hajóhadak története címmel 1884. június 16-án tartotta.
Fő művei: A tér és idő philosophiája. Bp., 1875.; Torontáli őstelepek a Tisza mentén. Temesvár, 1877.; Nagy-Becskerek utcáinak és tereinek magyarosítása. Nagybecskerek, 1879.; Száz év Dél-Magyarország újabb történetéből. Temesvár, 1882.; Gróf Niczky Kristóf életrajza. Pozsony, 1885.; A becskereki vár. Bp., 1886.; A dunai hajóhadak története. Bp., 1886.; Oláhok költöztetése Dél-Magyarországra a múlt században. Bp., 1891.; A csanád-egyházmegyei plébániák története. Temesvár, 1898.; Krassó vármegye őshajdana. Bp., 1900.; A szerb monostoregyházak emlékei Magyarországon. Bp., 1908.; Temes vármegye története. Temesvár, 1912.; Ortvay Tivadar emlékezete. Bp., 1922.
Róla szóló irodalom: Lukinich Imre: Szentkláray Jenő. Századok, 1925.; Karácsonyi János: Szentkláray Jenő levelező tag emlékezete. Bp., 1926.
