1989 yılında Gazi Üniversitesi Eczacılık Fakültesinden birincilikle mezun olmuş, aynı yıl Eczacılık Fakültesinde Araştırma Görevlisi olarak akademik hayatına başlamıştır. Toksikoloji alanında 1996 yılında Doktor, 1998 yılında Yardımcı Doçent, 1999 yılında Doçent ve 2005 yılında Profesör olmuştur.
Prof. Karahalil'in 2012 yılında 3 ay ve 2001-2003 yıllarında 2 yıl süreyle Amerika'da National Institute of Health, Yaşlanma ve Moleküler Genetik Laboratuvarında, 2002 yılında Manchester-İngiltere'de Paterson Kanser Araştırma Merkezi, 1997 yılında Maryland-Amerika'da Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsünde, 1996 yılında Gatersleben-Almanya'da Genetik Enstitüsünde araştırmacı olarak çeşitli uluslararası deneyimleri bulunmaktadır. 2006 TÜBİTAK Teşvik Ödülü, 2007 Türkiye Bilimler Akademisi-Loreal Genç Bilim Kadını Ödülü ve 2014 Türk Eczacılar Birliği Bilim Ödülü sahibidir.
Gazi Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Müdür Yardımcılığı ve Gazi Üniversitesi Erasmus, Farabi ve Mevlana Koordinatörlüğü, Dış İlişkiler ve Eğitim Koordinatör yardımcılığı, Eğitim-Öğretimle ilgili çeşitli komisyonlarda ve Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Sağlık Bakanlığı, Patent Enstitüsü gibi birçok kurumun bilimsel komisyonunda görev almıştır. Halen Tarım ve Orman Bakanlığı Gıda Katkı Maddeleri Komisyon üyesidir. Çeşitli uluslararası dergilerde yayın kurulu üyesidir.
Prof. Bensu Karahalil'in SCI kapsamındaki uluslararası dergilerde yayınlanmış 100'den fazla makalesi, uluslararası 4, ulusal 3 kitap bölümü, ulusal dergilerde yayınlanmış 20'den fazla makalesi ve uluslararası kongre bildiri kitaplarında yer alan 250'nin üzerinde tebliğ özeti vardır. Yurt içinde ve dışında kongrelerde çağrılı konuşmacı olarak tebliğleri bulunmaktadır. Yayınlarına SCI kapsamındaki dergilerde 2000 civarında atıf yapılmıştır. Prof. Bensu Karahalil 10 Doktora ve 15 yüksek lisans tezini başarı ile tamamlatmıştır.
