Piero Foà studia all'Università di Milano dove consegue la laurea in Medicina nel 1934 e il dottorato in Chimica nel 1938 e comincia la sua attività di ricerca. Nel 1938, in conseguenza della promulgazione delle leggi razziali fasciste, la famiglia Foà si trova costretta a lasciare l'Italia. il padre Carlo Foà, cacciato dall'Università di Milano, trova lavoro a San Paolo del Brasile, dove insegna Anatomia patologica all'Universidade de São Paulo. Piero invece si reca negli Stati Uniti dove prosegue le sue ricerche all'Università di Yale a New Haven nel Connecticut, e quindi all'Università del Michigan a Ann Arbor, nel Michigan. Nel 1941 sposa Naomi Levin, anch'essa una ricercatrice medica dell'Università del Michigan. Così anche quando il resto della famiglia Foà rientra in Italia dal Brasile nel dopoguerra, Piero decide di rimanere negli Stati Uniti dove diviene professore di Fisiologia e Farmacologia presso la Medical School dell'Università di Chicago. 