Ο Δρ. Βασίλειου έλαβε το πτυχίο του στη Χημεία (1983) και το Διδακτορικό στη Βιοχημική Φαρμακολογία (1988) από το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Έπειτα εκπαιδεύτηκε ως Fogarty Fellow σε αλληλεπιδράσεις γονιδίου-περιβάλλοντος, μοριακή τοξικολογία και φαρμακογενετική στο Τμήμα Περιβαλλοντικής Υγείας του Κολλεγίου Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Cincinnati (1991-1995). Το 1996, προσλήφθηκε στο καθηγητικό προσωπικό στην Φαρμακευτική Σχολή του Πανεπιστημίου του Κολοράντο όπου ανελίχθηκε για να γίνει Καθηγητής και Διευθυντής του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Τοξικολογίας. Τον Ιούλιο του 2014, προσλήφθηκε στο Πανεπιστημίου Yale στη νέα του θέση.

Ο καθηγητής Βασιλείου έχει εδραιώσει ένα διεθνώς αναγνωρισμένο ερευνητικό πρόγραμμα που χρηματοδοτείται συνεχώς από διάφορες ομοσπονδιακές υπηρεσίες των ΗΠΑ όπως το NEI/NIH, το NIAAA/NIH και το NIH/NIEHS από το 1997. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν μηχανισμούς κυτταρικών αντιδράσεων στο περιβαλλοντικό στρές, τις αλληλεπιδράσεις γονιδίων-περιβάλλοντος, τον τραυματισμό των ιστών που προκαλείται από το αλκοόλ, τη φαρμακογενετική και τις εργαστηριακές μελέτες μεταβολικών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένης της παχυσαρκίας και του διαβήτη, και του καρκίνου. Ο Δρ. Βασιλείου έχει δημοσιεύσει πάνω από 190 άρθρα και έχει εκδώσε/συντάξει τρία βιβλία για το Αλκοόλ και τον Καρκίνο. Έχει εκπαιδεύσει είκοσι πέντε διδακτορικούς και μετα-διδακτορικούς φοιτητές. Ο Δρ. Βασιλείου είναι ο συντάκτης του επιστημονικού περιοδικού Ανθρώπινη Γονιδιωματική (Human Genomics).

Ο καθηγητής Βασιλείου μαζί με τον Δρ. Τάσσο Κ. Κυριακίδη εργάζονται με στόχο την ίδρυση του Ινστιτούτο Επιστημών Ελιάς και Υγείας στο πανεπιστήμιο Yale. Η αποστολή του Ινστιτούτου είναι να διευκολύνει και να συντονίζει την αυστηρή και σωστή μελέτη, την έρευνα και τη δημιουργική διεπιστημονική εκπαίδευση και τις δραστηριότητες που σχετίζονται με την ελιά και τα προϊόντα της. Η ιδέα και η αποστολή του Ινστιτούτου έχει υποστηριχθεί ευρέως από πάνω από 70 διεθνείς και εθνικούς ακαδημαϊκούς, ερευνητικούς και ιδιωτικούς φορείς που δραστηριοποιούνται στον τομέα αυτό.