Semb hadde en medisinsk eksamen fra München i 1963 og medisinsk doktorgrad fra Oslo i 1971. Han var spesialist i allmenn kirurgi, thoraxkirurgi og var overlege i hjertekirurgi ved Rikshospitalet i Oslo. Han skrev flere vitenskapelige publikasjoner innen allmenn kirurgi, transplantasjonskirurgi og hjertekirurgi. Han deltok i den første fasen av nyretransplantasjonskirurgi i USA og som medhjelper hos Christiaan Barnard ved verdens første hjertetransplantasjoner i Sør-Afrika i 1968.