Sexl studierte Mathematik und Physik an der Universität Wien mit der Promotion 1923. An der Universität Wien war er Schüler von Felix Ehrenhaft und befasste sich unter dessen Einfluss mit Hydrodynamik und statistischer Physik, zuerst mit einer Theorie der auf ein Radiometer einwirkenden Kräfte. Das führte zu einem Stipendium an das Institut für Aerodynamik der TH Aachen bei Theodore von Kármán und Ludwig Hopf. Dort befasste er sich mit der Stabilität der Poseuille-Strömung in Rohren und sagte einen Annulareffekt (Pulsareffekt laminarer Strömung in Kreiszylinder-Rohren) voraus, der experimentell durch Edward Gick Richardson (1896–1960) gefunden wurde. Sexl wurde Assistent am Institut für Theoretische Physik der Universität Wien bei Hans Thirring und wandte sich quantenmechanischer Streutheorie und Kernphysik zu (zum Beispiel Streuung von Alphateilchen an Kernen mit Eugen Guth (1905–1990), später bekannt als Eugene Guth) Er habilitierte sich 1930 mit quantenmechanischer Behandlung der Kernphysik und hielt darüber schon im Sommersemester 1931 in Wien Vorlesungen. Später wurde er ordentlicher Professor in Wien.
Er veröffentlichte rund 70 wissenschaftliche Arbeiten und betreute rund 30 Doktoranden. Er wurde auf dem Wiener Zentralfriedhof bestattet.
Zur Frage der elektrischen Ladungen submikroskopischer Probekörper. In: Zeitschrift für Physik. Band16, Nr.1, 1.Dezember 1923, S.34–41, doi:10.1007/BF01327375.
Zur Frage der elektrischen Ladungen submikroskopischer Probekörper. II. In: Zeitschrift für Physik. Band26, Nr.1, 1.Dezember 1924, S.371–378, doi:10.1007/BF01327340.
Zur gastheoretischen Begründung der Stokes-Cunninghamschen Formel. In: Annalen der Physik. Band81, Nr.24, 1.Januar 1926, S.855–865, doi:10.1002/andp.19263862407.
Über einige Integrale der für die achsensymmetrischen Strömungen in Rohren charakteristischen Differentialgleichung. In: Annalen der Physik. Band87, Nr.20, 1.Januar 1928, S.570–580, doi:10.1002/andp.19283922007.
Zur Stabilitätsfrage der Poiseuilleschen und Couetteschen Strömung. In: Annalen der Physik. Band83, Nr.14, 1.Januar 1927, S.835–848, doi:10.1002/andp.19273881405.
Über dreidimensionale Störungen der Poiseuilleschen Strömung. In: Annalen der Physik. Band84, Nr.22, 1.Januar 1927, S.807–822, doi:10.1002/andp.19273892208.
Zur Quantentheorie des Atomkerns. In: Zeitschrift für Physik. Band54, Nr.5–6, 1.Mai 1929, S.445–448, doi:10.1007/BF01375466.
Zur quantitativen Theorie der radioaktiven α-Emission. In: Zeitschrift für Physik. Band81, Nr.3–4, 1.März 1933, S.163–177, doi:10.1007/BF01338362.
Über die Streuung schneller Teilchen an Atomkernen. In: Acta physica Austriaca. Band1. Springer, 1947, S.178–187.
↑Theodor Sexl:Ergänzung zu B. Baule „Theoretische Behandlung der Erscheinungen in verdünnten Gasen“. In: Annalen der Physik. Band80, Nr.13, 1.Januar 1926, S.515–523, doi:10.1002/andp.19263851305.
↑Theodor Sexl:Zur Theorie der Radiometerwirkungen II. In: Annalen der Physik. Band81, Nr.24, 1.Januar 1926, S.800–806, doi:10.1002/andp.19263862403.
↑Theodor Sexl:Zur Theorie des Einplattenradiometers. In: Zeitschrift für Physik. Band52, Nr.3–4, 1.März 1929, S.249–262, doi:10.1007/BF01342400.
↑Theodor Sexl:Über den von E. G. Richardson entdeckten „Annulareffekt“. In: Zeitschrift für Physik. Band61, Nr.5–6, 1.Mai 1930, S.349–362, doi:10.1007/BF01340631.
↑Eugen Guth, Theodor Sexl:Zur anomalen Streuung von α-Teilchen an leichten Kernen. In: Zeitschrift für Physik. Band66, Nr.9–10, 1.September 1930, S.577–580, doi:10.1007/BF01421119.
↑Theodor Sexl in der Verstorbenensuche bei friedhoefewien.at