El Prof. Kostas Kostarelos estudió el grado en Química en la University of Leeds (Reino Unido). Obtuvo su Diploma en Ingeniería Química y su doctorado en Ingeniería Química y de Partículas en el Department of Chemical Engineering at Imperial College London (Reino Unido), donde estudió la estabilización estérica de liposomas mediante moléculas de copolímeros en bloque (con los profesores Th. F. Tadros y P. F. Luckham como directores). Realizó su formación posdoctoral en diversas instituciones médicas de Estados Unidos junto a D. Papahadjopoulos (UCSF, CA, EE. UU.), G. Sgouros (Memorial Sloan-Kettering, NY, EE. UU.) y R. G. Crystal (Weill Medical College of Cornell University, NY, EE. UU.), utilizando liposomas para transportar pDNA, radionúclidos, virus y moléculas pequeñas con distintos fines terapéuticos.

Kostas fue Profesor Asistente de Medicina Genética e Ingeniería Química en Medicina en el Cornell University Weill Medical College en 2002, cuando se trasladó al Reino Unido como subdirector del Imperial College Genetic Therapies Centre in London (Reino Unido). En 2003 se incorporó al Centre for Drug Delivery Research (CDDR) de la UCL School of Pharmacy como subdirector del centro. En 2007 fue ascendido a la primera presidencia personal de Nanomedicina del Reino Unido y a director del CDDR. El Nanomedicine Lab al completo se integró en la Faculty of Medical and Human Sciences and the National Graphene Institute at the University of Manchester en 2013, colaborando estrechamente con Kostya Novoselov (Premio Nobel de Física, 2010).

Ha sido nombrado Fellow invitado de la Royal Society of Chemistry (FRSC), Fellow de la Royal Society of Medicine (FRSM) y Fellow de la Royal Society of Arts (FRSA), todos ellos en el Reino Unido. En 2010 fue galardonado con la Beca Profesoral de la Japanese Society for the Promotion of Science (JSPS) en el National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) de Tsukuba, Japón (acogido por los profesores Sumio Iijima y Masako Yudasaka).