Székely eredetű családból származott, apja református vallású molnár volt. Családjának elszegényedése miatt tanulmányait saját erejéből végezte, diákként akkor tartózkodott Göncön, amikor Károli Gáspár vezetésével az első teljes magyar nyelvű Biblia készült, és levélhordó fiúként részt vett annak kinyomtatásában. Két évig a Debreceni Református Kollégiumba járt, majd tizenhat évesen egyetlen garas nélkül külföldre indult, tanult a németországi wittenbergi és heidelbergi egyetemen, Strassburgban (Strasbourg) bölcsészetet hallgatott, de kálvinista vallása miatt elüldözték a lutheránus városból. Ezután végiglátogatta Svájcot és Itáliát, 1597-ben beiratkozott a Heidelbergi Egyetemre. Első ízben 1599-ben tért haza, de nem talált pártfogókra, s egy év múlva megkezdte újabb külföldi bolyongását.
Tanult Herbornban, majd Frankfurtban nyomdai korrektor lett, 1603-ban egy időre Altdorfban telepedett le. Fél év alatt elkészítette latin-magyar és magyar-latin szótárát, amelyet személyesen mutathatott be II. Rudolf császárnak Prágában, ahol Keplerrel is találkozott. 1606-ban elnyerte Móric hesseni fejedelem támogatását és Marburgba költözött, ahol 1611-ben megnősült, és ahol átdolgozta a Károli-bibliát, lefordította a református vallás alaptételeit tartalmazó heidelbergi katekizmust, közzétette nyelvtanát és elkészült zsoltárfordításaival.
Irodalom- és tudományszervező tevékenységére itthon is felfigyeltek és hazahívták, 1612-ben Batthyány Ferenc dunántúli főkapitány prédikátora lett, Bethlen Gábor erdélyi fejedelem 1615-ben a gyulafehérvári főiskola tanárává nevezte ki. Az elmaradott hazai viszonyok gyorsan kiábrándították, felesége sem tudta megszokni az országot, így még abban az évben ismét külföldre ment. Oppenheimben kántor és rektor volt, majd Heidelbergbe költözött, egyes feltételezések szerint diplomáciai feladatokat is teljesített, Bethlen és a pfalzi választófejedelem között közvetített. A harmincéves háború idején, 1622-ben a Heidelberget kirabló császári csapatok kirabolták és megkínozták, Szenci Hanauban talált menedékre. 1624-ben Bethlen hívására végleg hazatért, egy ideig Kassán tanított, majd Kolozsvárra ment és elkészítette Kálvin Institúciójának magyar fordítását. Kolozsváron halt meg 1634. január 17-én egy pestisjárvány idején, a Házsongárdi temetőben található sírját 2017-ben újították fel.
Szenci után óriási és igen változatos életmű maradt. Fő célja az volt, hogy közvetítse a protestantizmus szellemi kincseit, emelje a magyar nyelv és tudomány színvonalát és megismertesse a magyar szellem teljesítményeit a nyugattal. Elsőként állított össze magyar-latin szótárt, amelyet átdolgozva és görög értelmezéssel kiegészítve még kétszer adott ki, ebben a szókincs összegyűjtése mellett magyarázatokkal is szolgált és szólásokat is belevett, így enciklopédiaként is lehetett használni, műve hosszú időre meghatározta a magyar szótárirodalmat. Nova Grammatica Ungarica című munkája Sylvester János elfeledett (Szenci által sem ismert) műve után a második magyar nyelvtan. A magyar nyelv felé a héber és a latin felől közeledett, de alaktan mellett már mondattant is tartalmazott, és megalapozta a magyar nyelv tudományos kutatását. Számos református teológiai értekezést ültetett át magyarra, köztük Kálvin főművét, az Institutiót Az keresztyén religióra és az igaz hitre való tanítás címmel, pedagógiai írásai erősen hatottak a hazai protestáns iskolákra.
Legismertebb műve a Psalterium Ungaricum, Szent Dávid királynak százötven zsoltára. Alapjául a kálvinisták által reneszánsz dallamokra énekelt úgynevezett genfi zsoltárok, a francia Clement Marot és Théodore de Beze zsoltárfordításai szolgáltak, de Szenci valószínűleg nem az eredetit, hanem annak német és latin fordításait használta. A százötven zsoltárt százharminc dallamra lehetett énekelni, s a százharminc dallamhoz csaknem ugyanannyi versforma tartozott, így a Zsoltárkönyv addig nem látott formai sokféleséget hozott a magyar költészetbe, Szenci élt hangsúlyos és rímes-időmértékes formákkal is. Szavai szerint „majd megannyi versek nemeit” öltöztette „magyar zubbonyköntöskébe”, ... „meggondolhatja minden, minémű nagy munkával kellett énnekem a hosszú Magyar igéket a Francia apró igékből álló versekre formálnom”. Talán a legismertebb fordítása a Tebenned bíztunk eleitől fogva kezdetű XC. zsoltár, amely valóságos népénekké lett. A versekben hangot kapnak a magyarság szorongásai a sorscsapások miatt, a személyes líra és a tájköltészet is, fordítása napjainkig hat, Ráday Páltól Aranyon és Adyn át Kányádi Sándorig. Zsoltárkönyve a legtöbbet kiadott magyar művek egyike, száznál több kiadása jelent meg.
