פרופ' יובל הוא בוגר האוניברסיטה העברית בחוגים להיסטוריה של עם ישראל ותולדות המחשבה היהודית באוניברסיטה העברית בירושלים (1976), תלמיד לדוקטורט באוניברסיטה העברית החל בשנת 1977. בשנים 1981-83 לימודים באוניברסיטת קלן שבגרמניה. נושא הדיסרטציה: "רבנים ורבנות בגרמניה, 1500-1350". אושרה בציון summa cum laude ב-1985‏.

עוזר מחקר בגרמניה יודאיקה 3 (1977 ואילך) ובספר היישוב חלק ג (1979 ואילך) - שני מפעלי איסוף של מקורות הנוגעים למקומות היישוב של יהודים בימי הביניים - בגרמניה ובארץ ישראל. מורה מן החוץ באוניברסיטת תל אביב, משרה באוניברסיטה הפתוחה בשנת 1990, ומעבר בשנת 1993 לאוניברסיטה העברית. מנהל אקדמי של התוכנית לב"א בבית הספר לתלמידים בחו"ל (1995). החל בשנת 1998 (עם פרופסור מיכאל טוך מירושלים ופרופסור סטפן רוהרבכר מדיסלדורף) עורך ראשי של גרמניה-יודאיקה 4, מפעל ישראלי-גרמני המוציא לאור לקסיקון היסטורי-גאוגרפי של הקהילות היהודיות בגרמניה מראשיתן ועד העת החדשה. בשנים 2011/2 עורך כתב העת "תרביץ – רבעון למדעי היהדות".

בשנת 2002 ייסד את "סכוליון – מרכז למחקר רב תחומי בלימודי היהדות" באוניברסיטה העברית ומנהלו עד 2010. מרצה אורח באוניברסיטה החופשית בברלין (1989), באוניברסיטת טריר שבגרמניה (1992), באוניברסיטת היידלברג (2004) ובאוניברסיטת פרינסטון (2004, 2009). עמית מחקר באוניברסיטת פנסילבניה (2000), במכון ללימודים מתקדמים בירושלים (2001) וב-Wissenschsftskolleg בברלין (2012).

זוכה פרס שז"ר בשנת 1989 על הספר "חכמים בדורם – המנהיגות הדתית של היהודים בגרמניה במוצאי ימי הביניים" שיצא לאור בהוצאת מאגנס.

זוכה פרס ביאליק בשנת 2002 על הספר "שני גוים בבטנך: יהודים ונוצרים – דימויים הדדיים" שיצא לאור בהוצאת עם עובד. הספר תורגם לאנגלית (בהוצאת University of California Press), לצרפתית (בהוצאת Albin Michel) ולגרמנית (בהוצאת Vandenhoeck&Ruprecht).

בשנת 2012 זכה הספר לפרס מטעם ה-Académie des Inscriptions et Belles-Lettres של צרפת.

ב-7 במרץ 2016 הענקת אות הכבוד וההצטיינות במסדר הרפובליקה הפדראלית של גרמניה (Verdienstkreuz am Bande des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschland).