Sireliuksen vanhemmat olivat kappalainen David Sirelius ja Anna Elisabet Cajander. Hän pääsi ylioppilaaksi Viipurin suomalaisesta klassillisesta lyseosta 1891 ja valmistui filosofian kandidaatiksi 1895, maisteriksi 1897, lisensiaatiksi 1906 sekä tohtoriksi 1907. Sireliuksen väitöskirja Über die Sperrfischerei bei den finnisch-ugrischen Völkern käsitteli suomalais-ugrilaisten kansojen patokalastuksen kehitystä ja kalastusmenetelmien eroavaisuuksia.
Sirelius teki ensimmäisen tutkimusmatkansa Venäjälle obinugrilaisten kansojen asuma-alueille yhdessä unkarilaisen etnografin János Jankón kanssa 1896. Hän teki uuden matkan hantien, mansien ja samojedien pariin Obin ja sen sivujokien varsille 1898–1900. Vuonna 1907 Sirelius teki matkan syrjäänien ja votjakkien pariin Kazanin–Permin alueelle ja vuonna 1911 toisen matkan Arkangelin alueelle.
Sirelius oli naimisissa vuodesta 1900 Manuela Natulinin (1876–1924) kanssa. Heidän lapsiaan olivat Aune Gertrud Ikonen (1901–1971), sittemmin Hedly, sekä Uuno Urpo Tapio Siirala (1908–1982), Helsingin yliopiston korva-, nenä- ja kurkkutautien professori.
Lauseopillinen tutkimus Jääsken ja Kirvun kielimurteesta. Suomalainen Kirjallisuuden Seura, Helsinki 1894.
Ostjakkilaiselta matkaltani v. 1898. Helsinki 1900.
Kertomus ostjakkien ja vogulien luo tekemästäni kansatieteellisestä tutkimusmatkasta. v. 1899–1900. Helsinki 1900.
Kappale suomensukuisten kansain kalastushistoriaa. Suomalais-ugrilainen seura, Helsinki 1901–1905.
Die Handarbeiten der Ostjaken und Wogulen. Finsk-ugriska Sällskapet, Helsingfors 1903.
Ornamente auf Birkenrinde und Fell bei den Ostjaken und Wogulen. 1904.
Über die Sperrfischerei bei den finnisch-ugrischen Völkern: Eine vergleichende ethnographische untersuchung, väitöskirja. Finsk-Ugriska Sällskapet, Helsingfors 1906.
Suomalaisten kalastus I–II. Suomalaisen Kirjallisuuden Seura, Helsinki 1906–1908, näköispainos 2009.
Über die primitiven Wohnungen der finnischen und Ob-ugrischen Völker. 1906–1911.
Syntymään, lapsuuteen ja kuolemaan liittyvät tavat ja uskomukset. Suomalais-ugrilainen seura, Helsinki 1911–1915.
Über einige Traggeräte und Umschlagetücher bei den finnisch-ugrischen Völkern. Finska fornminnesföreningen, Helsingfors 1912.
Über einige Prototype des Schlittens. Suomalais-ugrilainen seura, Helsinki 1913–1914.
Suomen kansanpukujen historia. Suomalais-ugrilainen seura, Helsinki 1915.
Suomen Kansallismuseo, sen synty, kehitys ja nykyiset laitokset. 1916.
Über die Art und Zeit der Zähmung des Renntiers. Suomalais-ugrilainen seura, Helsinki 1916.
Suomen kansanomaista kulttuuria: Esineellisen kansatieteen tuloksia I–II. Otava 1919–1921.
Suomen kansallispukuja: Kuvia ja ohjeita käytäntöä varten 1–2. Tietosanakirja, Helsinki 1921–1922, näköispainos 1989.
Suomen ylioppilasosakuntain kansatieteellinen museo vv. 1876–1893, kirjoittajat Th. Schvindt ja U. T. Sirelius. Eduard Polòn, Helsinki 1922.
Suomalaiset ryijyt: Tekstiilihistoriallinen tutkimus. Otava 1924, näköispainos 1988.
Die Vogel- und Pferdemotive der karelischen und ingermanländischen Broderien. Societas Orientalis Fennica, Helsingfors 1925.
Lehtonen, Juhani U. E.: Sirelius, Uuno Taavi (1872–1929).Kansallisbiografia-verkkojulkaisu (maksullinen). 2.10.1998. Helsinki: Suomalaisen Kirjallisuuden Seura.