A. Çağatay Talay lise öğrenimini Haydarpaşa Anadolu Teknik Lisesi, - Elektronik Bölümü'nde tamamladıktan sonra, 2001 yılında Yıldız Teknik Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği bölümünden mezun olmuştur. İstanbul Teknik Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği bölümünde 2003 yılında Yüksek Lisans eğitimini, 2011 yılında doktora eğitimini tamamlamıştır. Doktora tezi "Tasarsız bilişsel radyo ağları için girişim ve spektruma dayalı özgün yönlendirme teknikleri" üzerinedir. 2001 yılından bu yana İstanbul Teknik Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği bölümünde Araştırma Görevlisi olarak çalışmaktadır.

Mayıs 2008-Ocak 2009 tarihleri arasında, Univeristy of South Florida bünyesinde Doç.Dr. Hüseyin Arslan yönetimindeki Kablosuz İletişim ve Sinyal İşleme (WCSP) grubunda konuk araştırmacı olarak yer almıştır. Temmuz-Eylül 2011 tarihleri arasında University of Pennsylvania, The School of Engineering and Applied Science, Dept. of Electrical and Systems Eng., The Multimedia and Networking Laboratory (MnLab) grubunda Prof. Dr. Saswati Sarkar ile çalışmıştır.