1978年至1982年，在浙江大學地質系地球化學專業學習。
1982年至1985年，碩士研究生就讀于中國科學院地質研究所古生物學及地層學專業。
1985年至1988年，博士研究生就讀于中國科學院地質研究所古生物學及地層學專業。
1988年至1996年，擔任中國科學院地質研究所助理研究員、副研究員、研究員。
1996年至1999年，擔任中國科學院地質研究所第四紀地質學研究室副主任。
1999年至2000年，擔任中國科學院地質與地球物理研究所常務副所長。
2000年至2007年，擔任中國科學院地質與地球物理研究所所長。
2005年，當選為中國科學院院士。
2007年至2008年，擔任民盟中央副主席、中國科學院地質與地球物理研究所研究員。
2008年至2017年，擔任民盟中央副主席、中國科學院副院長、中國科學院大學校長。
2017年至2018年，擔任民盟中央主席、中國科學院副院長、中國科學院大學校長。
2018年至2020年，擔任第十三屆全國人大常委會副委員長、民盟中央主席、中國科學院副院長。
2021年至2023年，擔任第十三屆全國人大常委會副委員長、民盟中央主席、歐美同學會（中國留學人員聯誼會）會長。
2023年起，擔任第十四屆全國人大常委會副委員長、民盟中央主席、歐美同學會（中國留學人員聯誼會）會長，中國和平統一促進會第十屆理事會副會長。
1997年，獲得第一屆“中國第四紀優秀青年科學家獎”。
2002年，獲得第五屆“中國青年科學家獎”。
2002年，獲得第一屆“黃汲清青年地質科學技術獎”。
2003年，獲得“何梁何利基金科學與技術進步獎”。
1、詳細劃分了中國黃土地層，并對其古氣候記錄進行了系統的研究，成果分別發表在Paleoceanography、QSR和QI等雜志上，并得到廣泛引用。此外，還進一步將五個黃土剖面的古氣候曲線綜合在一起，給出2.6Ma以來中國黃土古氣候變化的代表性曲線。
2、東亞古季風演變動力機制研究，從理論上提出晚更新世時期東亞古季風變化的全球冰量驅動觀點，并在QR和Annual Reviewof Earthand Planetary Sciences發表。
3、黃土高原第三紀紅粘土成因及古氣候記錄研究，提供了紅粘土為風成成因的大量新證據，初步恢復了晚第三紀時期黃土高原的氣候演變歷史。
4、發現中國北方黃土剖面粒度所記錄的偏北和西北向風力強度變化與米蘭科維奇周期同相位，尤其是在10萬年的偏心率周期上，即冰盛期時風力強度最大。
