沈元壤，1956年畢業於臺大電機系，1958年在服役空軍後，獲得盧氏獎學金資助，赴美國史丹佛大學繼續學業。翌年轉入哈佛大學攻讀博士學位。科研工作師事非線性光學奠基者─諾貝爾物理獎獲獎者Bloembergen教授，1963年獲博士學位，嗣後留任博士後在實驗室繼續工作一年。1964年轉赴美國加州大學柏克萊分校任職助理教授，展開獨立自主工作。1967年升任副教授，1970年升任教授，2005年退休為研究生院教授至今。1967至2005年期間又兼任美國能源部Lawrence Berkeley Laboratory的研究員。
沈元壤的科研工作涵蓋了固體物理、非線性光學、雷射光譜、原子分子物理、液晶、表面科學等領域。在固體物理方面，早期發展了波長調制的光譜技術，與固體理論學家Marvin Cohen教授合作，改善了半導體能帶結構的精確度。在非線性光學方面，從事了解基礎非線性光學現象及發展非線性光譜技術的工作，並著有經典之作「非線性光學原理」。與李遠哲教授合作，開展了一些雷射與分子末交叉相互作用的科研課題。當液晶材料開始被注意時，認識到液晶對光電有巨大的非線性感應，會引出特異的非線性光學現象及可能應用。
沈元壤開創了以二倍頻及和頻光譜為手段來探討表面、界面微觀結構的新技術及其應用。該技術有極大的靈活性及普及性，可以應用於不同情況下不同物質的表面、界面。由此開拓了不少表面科學的新領域。例如液體，有機材料，高分子，生物體系等的界面結構及其動態現象，刷新了表面科學的舊面貌。
沈元壤的實驗室培養了100多位的博士生及博士後研究員，他們遍佈在亞、歐、美三大洲，在學術界及業界的不同領域工作，其中不少極有成就，揚名世界。自2005年起，過去實驗室的成員，每五年在柏克萊相聚一次，切磋近況，不亦樂乎。
