Harstad har et årsstudium i fysikk og matematikk fra NTNU, og er utdannet samfunnsøkonom fra Universitetet i Oslo. Han skrev doktorgrad i samfunnsøkonomi ved Stockholms Universitet med forskningsopphold ved Harvard University. Han er tidligere professor ved Økonomisk institutt, Universitetet i Oslo og er professor II ved Toulouse School of Economics. Han har undervist ved Harvard University, Massachusetts Institute of Technology og Kellogg School of Management, Northwestern University, hvor han ble tildelt The Max McGraw Chair in Management and the Environment.