Fatma Betül Sayan Kaya, Bilkent Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği’nden mezun oldu. NYU-Poly’de meme kanserinin görüntülenmesi üzerine lisansüstü çalışmalar yapan Fatma Betül Sayan Kaya, daha sonra İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi’ni bitirerek Tıp Doktoru ünvanını aldı.
2009 yılında AK Parti İstanbul İl Yönetim Kurulu Üyesi olarak seçildi. 2010-2012 yılları arasında Adalet ve Kalkınma Partisi kurucu Genel Başkanı Sn. Recep Tayyip Erdoğan'ın danışmanlığını yürüttü. 2012 yılında yapılan kongreyle tekrar AK Parti İstanbul İl Yönetim Kurulu Üyesi olarak seçildi ve AK Parti İstanbul Tanıtım Medya’dan sorumlu İl Başkan Yardımcılığına atandı.
2014 Cumhurbaşkanlığı seçimlerinde ERDOĞAN İSTANBUL seçim ofisi Tanıtım Medya Sorumlusu olarak görev yaptı. 12 Eylül 2015 tarihinde yapılan AK Parti 5.Olağan Kongresi’nde MKYK üyeliğine seçildi ve AR-GE’den Sorumlu Genel Başkan Yardımcısı olarak atandı.
1 Kasım 2015 Milletvekilliği Genel Seçimi’nde İstanbul Milletvekili seçildi. 25 Kasım 2015 tarihinde AK Parti Dış İlişkilerden Sorumlu Genel Başkan Yardımcılığı görevine getirildi.
26. dönem İstanbul Milletvekili seçilen Fatma Betül Sayan Kaya, 25.04.2016 günü açıklanan 65. Hükümette Aile ve Sosyal Politikalar Bakanı olarak yer aldı. Başbakan Binali Yıldırım’ın, 19 Temmuz 2017 günü açıkladığı yeni kabinede Bakanlık görevine devam etti.
Kaya, 24 Haziran 2018 tarihinde gerçekleştirilen genel seçim ile 27. dönem İstanbul Milletvekili seçildi. AK Parti Sosyal Politikalardan sorumlu Genel Başkan Yardımcısı olarak görev yapan Sayan Kaya, 24 Mart 2021 tarihinde AK Parti Merkez Karar Yürütme Kurulu üyesi ve İstanbul Milletvekili olarak görev yapmaya başladı. Kaya, 7 Ekim 2023 tarihinde düzenlenen AK Parti 4. Olağanüstü Büyük Kongresi'nde ise Merkez Yürütme Kurulu üyesi ve Sosyal Politikalar Başkanı seçildi. Çok iyi düzeyde İngilizce ve Almanca bilmekte olan Sayan Kaya evli ve 2 çocuk annesidir.