Sciama studerte hos Paul Dirac i Cambridge. I doktorarbeidet (1952) utviklet han en gravitasjonsteori basert på Machs prinsipp, ideen om at lokale fysiske lover påvirkes av tilstanden i hele universet. Han var en overbevist tilhenger av steady-state-teorien inntil den ble uholdbar da Arno Penzias og Robert Woodrow Wilson i 1965 oppdaget den kosmiske bakgrunnsstrålingen. Sciama ble deretter talsmann for big-bang-teorien.