دکتر محسن ضيائي در سال 1306 ديده به جهان گشود. تحصيلات دبستاني و دوره اول دبيرستان را در زادگاه خود در شهرستان تربت حيدريه سپري نمود و سپس به تهران آمد و ديپلم متوسطه را از دبيرستان البرز که مهد پرورش فرهيختگان و نام آوران کشور بود به پايان رساند و آنگاه به ايالات متحده آمريکا عزم سفر کرد. دوره زيست‌شناسي (بيولوژي) را در کالج ديويس آغاز نمود و سپس موفق به ورود در دانشکده پزشکي معروف جان‌ هاپکينز شد. پس از دريافت درجه دکترا در طب دوره تخصصي خود را در بيمارستان جان‌هاپکينز طي نمود. دوره فوق تخصصي خود را در بيمارستان کودکان دانشگاه هاروارد به پايان رساند و پس از کسب شايستگي و افتخار فراوان به آغوش مام مهر ميهن بازگشت.

دکتر ضيائي، دختر شادروان دکتر محمد قريب را که پدر طب کودکان ايران است به همسري برگزيد و با اين پيوند ارتباط خود را با آموزش‌هاي پزشکي دانشگاه تهران تعميق و توسعه بخشيد.دکار حسین قریب یکی از برادران همسر او بودند . 

وي در سال 1336 شمسي رياست بخش کودکان بيمارستان نمازي شيراز را که آموزش‌هاي پزشکي را در قالب گفتارها و شنيدارها صرفا به زبان انگليسي و شرط ورود به آن داشتن مدرک ECFMG امتحان ورودي پزشکي آمريکا بود برعهده گرفت.

در سال 1348 به رياست دانشکده پزشکي دانشگاه تهران منصوب شد و شالوده مرکز طبي کودکان را که امروز از آن به عنوان قطب علمي طب کودکان ايران نام برده مي‌شود بنا گذاشت و همواره همکاري خود را با مرکز طبي کودکان هم مجله بيماري‌هاي کودکان ايران و هم برنامه‌ريزي‌ همايش‌هاي بين‌المللي کودکان ادامه داد.

دکتر محسن ضيائي مدتي هم رياست مرکز پزشکي سابق را (که سپس به دانشگاه علوم پزشکي ايران تغيير نام داد) برعهده داشت. از محضر آن شادروان در آمريکا استادان بسيار تعليم يافته که دکتر علي اکبر ولايتي از آن زمره بود. روان آن استاد فرهيخته و فاضل شاد.

بنگر به جهان چه طرف بربستم هيچ

و زحاصل عمر چيست دردستم هيچ

شمع طربم ولي چو بنشستم هيچ

من جام جمم ولي چو بشکستم هيچ

از استاد، کتاب ماندگار طب کودکان به زبان انگليسي در دانشگاه جان‌هاپکينز به يادگار باقي مانده که مرجع علمي معتبري براي دانشجويان و دستياران طب اطفال در سراسر جهان است.