ولد أوتشوا في لواركا (أستورياس) بإسبانيا. كان والده سيفيرو مانويل أوتشوا (الذي سمي باسمه)، وهو محام ورجل أعمال، وكانت والدته كارمن دي ألبورنوز.
توفي والده عندما كان أوتشوا في السابعة من عمره، وانتقل هو ووالدته إلى مالقة، حيث التحق بالمدرسة الابتدائية حتى المدرسة الثانوية.
تم تحفيز اهتمام أوتشوا بالبيولوجيا من خلال منشورات طبيب الأعصاب الإسباني والحائز على جائزة نوبل سانتياغو رامون إي كاجال.
في عام 1923، ذهب إلى كلية الطب بجامعة مدريد، حيث كان يأمل في العمل مع كاجال، لكن كاجال تقاعد. درس مع والده بيدرو أروبي، وكان خوان نيجرين معلمه.
شجع نيغرين أوتشوا وطالب آخر، خوسيه فالديكاس، لعزل الكرياتينين من البول. نجح الطالبان في تطوير طريقة لقياس المستويات الصغيرة من الكرياتينين العضلي.
قضى أوتشوا صيف عام 1927 في غلاسكو يعمل مع د. نويل باتون على استقلاب الكرياتين لتحسين مهاراته في اللغة الإنجليزية.
خلال الصيف قام بتحسين إجراء الفحص بشكل أكبر وعند عودته إلى إسبانيا قدم هو و فالديكاس ورقة تصف العمل إلى مجلة الكيمياء البيولوجية، حيث تم قبوله بسرعة، مما يمثل بداية مهنة الكيمياء الحيوية لـ أوتشوا.
أكمل أوتشوا درجته الجامعية في الطب في صيف عام 1929 وطور اهتمامًا بالسفر إلى الخارج لاكتساب المزيد من الخبرة البحثية. أدى عمله السابق في الكرياتينين والكرياتينين إلى دعوة للانضمام إلى مختبر أوتو ماير هوف في معهد كايزر فيلهلم للبيولوجيا في برلين داهلم في عام 1929.
في عام 1930، عاد أوتشوا إلى مدريد لاستكمال البحث عن أطروحة دكتوراه في الطب، والتي كافح من اجلها في ذلك العام، ووثق كدكتور في الطب في عام 1931.
تزوج أوتشوا من كارمن غارسيا كوبيان، ولم يكن لديه أطفال.
ثم بدأ دراسة ما بعد الدكتوراه في معهد لندن الوطني للأبحاث الطبية (إن آي إم آر)، حيث عمل مع هنري هاليت ديل. تضمنت أبحاثه في لندن إنزيم غليوكسالاز وكان انطلاقة مهمة في مسيرة أوتشوا المهنية من ناحيتين. أولاً، كان العمل بمثابة بداية اهتمام أوتشوا المستمر بالأنزيمات. ثانيًا، كان المشروع في طليعة الدراسة سريعة التطور للتمثيل الغذائي الوسيط.
في عام 1933 عاد أوتشوا إلى مدريد حيث بدأ في دراسة تحلل السكر في عضلة القلب.
في غضون عامين، عُرض عليه إدارة قسم علم وظائف الأعضاء في معهد تم إنشاؤه حديثًا للأبحاث الطبية في كلية الطب بجامعة مدريد. لسوء الحظ، تم التعيين بمجرد اندلاع الحرب الأهلية الإسبانية. قرر أوتشوا أن محاولة إجراء بحث في مثل هذه البيئة من شأنه أن يدمر إلى الأبد "فرصه في أن يصبح عالمًا". وهكذا ، "بعد الكثير من التفكير، قررت أنا وزوجتي مغادرة إسبانيا."
في سبتمبر عام 1936، بدأ سيفيرو وكارمن ما أسماه فيما بعد "سنوات التجوال" عندما سافروا من إسبانيا إلى ألمانيا، إلى إنجلترا، وفي النهاية إلى الولايات المتحدة في غضون أربع سنوات.
غادر أوتشوا إسبانيا وعاد إلى معهد القيصر فيلهلم للبيولوجيا التابع لـ ماير هوف، وانتقل حينها الى هايدلبرغ، حيث وجد أوتشوا تركيزًا بحثيًا متغيرًا بشكل عميق. بحلول عام 1936، أصبح مختبر ماير هوف أحد أهم المنشآت الكيميائية الحيوية في العالم التي تركز على عمليات مثل تحلل السكر والتخمير. وبدلاً من دراسة "ارتعاش" العضلات، كان المختبر في ذلك الوقت ينقي ويصف الإنزيمات المشاركة في عمل العضلات ولكنها تشارك في تخمر الخميرة.
من عام 1938 حتى عام 1941 كان معيدًا ومساعد أبحاث نوفيلد في جامعة أكسفورد.
ثم ذهب أوتشوا إلى الولايات المتحدة، حيث شغل مناصب عديدة في عدة جامعات. بين عامي 1940 و 1942، عمل أوتشوا في كلية الطب بجامعة واشنطن في سانت لويس.
في عام 1942، تم تعيينه باحثًا مشاركًا في الطب في كلية الطب بجامعة نيويورك، ثم أصبح أستاذًا مساعدًا للكيمياء الحيوية في عام 1945، وأستاذًا في علم الأدوية في عام 1946، وأستاذًا للكيمياء الحيوية في عام 1954، ورئيسًا لقسم الكيمياء الحيوية .
في عام 1959 ، مُنح كل من أوتشوا وآرثر كورنبرغ جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب "لاكتشافهما الآليات في التخليق البيولوجي للحمض النووي الريبي وحمض الديوكسي ريبونوكلييك".
حصل أوتشوا على الميدالية الوطنية الأمريكية للعلوم في عام 1978.
واصل أوتشوا بحثه حول تخليق البروتين وتكرار فيروسات الحمض النووي الريبي حتى عام 1985، عندما عاد إلى إسبانيا وقدم المشورة لسلطات السياسة العلمية الإسبانية.
توفي سيفيرو أوتشوا في مدريد بإسبانيا في 1 نوفمبر عام 1993.