Családja szinte predesztinálta a tudományos pályára: nagyapja kémikus, édesapja, id. Koch Sándor Kossuth-díjas mineralógus professzor, nagybátyja geológus akadémikus, édesanyja biológia-kémia szakos tanár volt. 1950-ben végezte el a Szegedi Egyetem orvosi fakultását, ahol Ivánovics György Mikrobiológiai Intézetében kezdett virológiával foglalkozni. A diplomázást követően tanársegédi kinevezést kapott. Három évvel később a Humán Oltóanyag Intézet Vírusosztályának vezetésére kapott felkérést, ahol sikeresen fejlesztett ki új típusú vakcinákat többek közt a kiütéses tífusz és a mumpsz ellen. Az így ismertséget szerzett, tehetséges fiatal szakembert áthelyezték az Országos Közegészségügyi Intézet vírusosztályára, és megbízták a poliovírus-laboratórium vezetésével, ahol munkatársaival sikeresen állítottak elő Sabin-cseppeket. A gyermekbénulás elleni védelmet biztosító cseppek használatát először Magyarországon tették kötelezővé. André Lwoff Nobel-díjas francia virológus tanulmányútra hívta a párizsi Pasteur Intézetbe, ahol egy évet töltött a világhírű tudós mellett. Ezt követően számos figyelemre méltó elméleti virológiai eredményről számolt be közleményeiben, és egyre-másra kapta a felkéréseket külföldi tanulmányutakra, előadásokra. Hazatérve 1964-ben kandidátusi, majd tíz évvel később akadémiai doktori fokozatot szerzett. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) felkérésére ő indította be Iránban a virológiai laboratóriumi vizsgálatokat. A Semmelweis Orvostudományi Egyetem II. sz. Kórbonctani Intézetébe kerülve a világon elsőként oldotta meg az aorta endotelsejtjeinek folyamatos tenyésztését, majd a matematikai, illetve számítógépes modellezés került érdeklődésének középpontjába. 1976-ban az Eötvös Loránd Tudományegyetem címzetes professzora lett. 1990 és 1994 között Budapest II. kerülete alpolgármestereként vállalt közéleti szerepet. 1995-ben nyugdíjba ment, de szinte élete végéig dolgozott. Szubjektív virológia című munkájában érdekesen, hasonlatokkal megvilágítva, személyes élményekkel, szépirodalmi idézetekkel színezve mutatta be a tudományos tényeket. A tudomány művelőit szerénységre, alázatra tanító professzorról 80. születésnapjára Kolozsváron könyvet adtak ki Pillanat, ember, végtelenség címmel. Arra törekedett, hogy harmóniában legyen önmagával és a világgal. Belső harmóniája a hitéből és természettudományos ismereteiből egyaránt fakadt. Az MTA 1998-ban az Akadémia jelképes babérkoszorújával, a magyar tudomány "nagy öregjeinek" kijáró elismeréssel, az Eötvös József Koszorúval tüntette ki. Nem sokkal halála előtt, 2008 decemberében a Magyar Örökség Díjjal ismerték el. 2009. február 5-én halt meg Budapesten. Élete nagyobbik részében kevés elismerés jutott Koch Sándornak, és sok méltánytalanság érte, amit nem volt mindig könnyű elviselnie. 2015. 01. 16.