Kayhan Ülker, İTÜ Fizik Mühendisliği Bölümü’nde Haziran 1995’te lisans, Şubat 1997’de yüksek lisans ve Şubat 2002’de doktora çalışmalarını tamamlamıştır. Bu süreçte, 1998-2000 yılları arasında TÜBİTAK Bütünleştirilmiş Doktora Programı kapsamında Bonn Üniversitesi Teorik Fizik Bölümü’nde bulunmuştur. 2003-2011 yılları arasında TÜBİTAK Feza Gürsey Enstitüsü’nde (FGE) araştırmalarına devam etmiştir. Temmuz 2011’de enstitünün kapatılarak taşınması kararını kabul etmeyip TÜBİTAK’tan ayrılmış ve 2012 yılında Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi (MSGSÜ) Fizik Bölümüne profesör olarak atanmıştır.

Kayhan Ülker, 2009-2011 yılları arasında FGE Müdür Yardımcısı, 2011 yılında FGE Müdürü, 2012-2020 yılları arasında MSGSÜ Fizik Bölüm Başkanı ve 2013 - Ocak 2019 tarihleri arasında MSGSÜ Rektör Yardımcısı olarak görev yapmıştır. Mart 2025 itibarıyla yeniden MSGSÜ Fizik Bölüm Başkanlığı görevini üstlenen Ülker, matematiksel fizik alanındaki araştırmalarına devam etmektedir.