1978年01月 - 1982年01月，在浙江大學力學系學習，并獲得學士學位。
1982年01月 - 1987年07月，在北京大學力學系學習，師從周培源院士，先后獲得博士碩士學位。
1987年 - 1990年，在美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）做博士后研究。
1990年 - 1997年，在美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室湍流與格子氣研究研究組工作。
1994年 - 1999年，擔任國際商業機器公司（International Business Machines Corporation, IBM）T. J. Watson研究中心研究員。
1995年，當選美國物理學會會士（Fellow），是改革開放后第一個獲得美國物理協會中國內地會士。
1997年 - 1999年，擔任美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室非線性研究中心工作副主任。
1999年 - 2005年，在美國約翰斯·霍普金斯大學機械工程系工作，先后擔任系主任、講席教授。
2001年，擔任北京大學科學與工程計算中心主任。
2005年06月 - 2013年07月，擔任北京大學工學院創院院長。
2011年01月 - 2013年09月，擔任北京大學研究生院第七任院長。
2011年09月，擔任湍流與復雜系統國家重點實驗室（北京大學）主任。
2013年09月 - 2013年11月，擔任北京大學副校長、兼研究生院院長。
2013年11月 - 2015年01月，擔任北京大學副校長、研究生院院長（兼）、深圳研究生院院長（兼）。
2013年12月19日，當選中國科學院院士。
2015年01月21日 - 2020年11月，擔任南方科技大學校長。
2018年01月，當選發展中國家科學院院士。
2022年11月，擔任東方理工高等研究院院長。
西湖大學創校校董會成員
國際工學院院長聯合委員會執行委員
美國物理學會流體力學分會國際委員會委員
美國工業與應用數學學會會員委員會委員
周培源應用數學研究中心學術委員會委員
非線性力學國家重點實驗室（中國科學院力學研究所）學術委員會委員
美國物理學會Fellow委員會、Award委員會、Program委員會
國際《湍流雜志》主編
中國《力學學報》主編
《J.Computational Physics》等9個雜志副主編及編委
1988年，獲得洛斯·阿拉莫斯國家實驗室杰出研究獎（Los Alamos National Laboratory Outstanding Research Award）、《研究與發展雜志》100名杰出新技術產品獎。
1990年，獲得洛斯·阿拉莫斯國家實驗室J. R. Oppenheimer 獎。
1994年，獲得洛斯·阿拉莫斯國家實驗室杰出貢獻獎（Los Alamos National LaboratoryDistingguished Performance Award）、《研究與發展雜志》100名杰出新技術產品獎。
2018年12月，入選“中國改革開放海歸40年40人”榜單。
2019年12月，入選“中國海歸70年70人”榜單。
