Fatma Betül Sayan Kaya, 31 Ocak 1981 tarihinde İstanbul’da doğdu. İlköğrenimini Fatih İlkokulu’nda tamamladı. Beyoğlu Anadolu Lisesi'ni bitirdi. Üniversite sınavlarında derece yaparak Bilkent Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği'nde burslu olarak okudu. New York Üniversitesi'nde meme kanserinin termal görüntülenmesi konusunda master çalışması yaptı. İstanbul Üniversitesi Çapa Tıp Fakültesi'nden mezun oldu.

2009 yılında AK Parti İstanbul İl Yönetim Kurulu Üyesi olarak seçildi. 2010-2012 yılları arasında o dönem başbakan olan Recep Tayyip Erdoğan'ın danışmanlığını yaptı.

2012 yılında yapılan kongreyle yeniden İstanbul İl Yönetim Kurulu Üyesi olarak seçildi ve AKP İstanbul Tanıtım Medya’dan sorumlu İl Başkan Yardımcısı olarak görev aldı. Bunun yanında AKP İstanbul İl Teşkilatı’nın sosyal medya yapılanmasını kurarak İstanbul’un 39 ilçesinde ekipler oluşturulmasına öncülük etti. 5. Olağan Kongre ile AKP MKYK üyeliğine seçildi.

Haziran 2015 Türkiye genel seçimlerinde AKP İstanbul 3. bölge milletvekili adayı oldu, ancak seçilemedi. Seçimlerde hiçbir parti tek başına iktidar olmak için gereken sandalye sayısına ulaşamayıp koalisyon görüşmelerinden bir sonuç alınamayınca erken seçim kararı alındı. 1 Kasım 2015 genel seçimlerinde İstanbul milletvekili olarak Türkiye Büyük Millet Meclisi'ne girdi. 25 Kasım 2015 tarihinde de AK Parti Dış İlişkilerden Sorumlu Genel Başkan Yardımcılığı görevine getirildi.

Binali Yıldırım tarafından 24 Mayıs 2016 tarihinde kurulan 65. Türkiye hükümetinde de Aile ve Sosyal Politikalar bakanı olarak vazifelendirildi..

Çok iyi düzeyde İngilizce ve Almanca bilen Kaya, evli ve 2 çocuk annesidir