Licenciou-se em Bioquímica pela Universidade de Lisboa e fez o doutoramento pelo Programa Gulbenkian, em regeneração cardíaca na University College London, Reino Unido (RU). Após o doutoramento, fez investigação na Cambridge University (RU), ao mesmo tempo que uma pós-graduação em comunicação de ciência pelo Birkbeck College em Londres. No fim de 2006 mudou-se para o Instituto Gulbenkian de Ciência para criar o seu próprio grupo de investigação, focado no estudo da proliferação e movimento das células e sua alteração no cancro. Mónica Bettencourt Dias teve 2 prémios Pfizer para a investigação básica (2007, 2012), 2 bolsas do European Research Council (2010, 2015) e em 2015 foi eleita membro da European Molecular Biology Organization.