1975年 - 1978年，在遼寧省遼中縣烏伯牛公社當知識青年。
1978年 - 1985年，在遼寧大學物理系就讀本科生、碩士研究生。
1985年 - 1987年，擔任遼寧大學物理系教師，期間赴美國普林斯頓大學交流學習。
1987年 - 1990年，在北京大學物理系攻讀博士研究生。
1990年 - 1991年，在中國科學院物理研究所從事博士后研究工作。
1991年 - 1995年，擔任法國里爾表面與界面實驗室和美國休斯頓大學博士后、副研究員。
1995年 - 2009年，擔任中國科學院物理研究所研究員。
1999年 - 2007年，擔任中國科學院物理研究所所長。
2004年 - 2009年，擔任北京凝聚態物理國家實驗室（籌）主任。
2006年 - 2007年，在中央黨校中青班學習。
2008年 - 2009年，擔任中國科學院副秘書長、研究生院常務副院長。
2009年 - 2011年，擔任北京大學研究生院院長、物理學院院長。
2011年 - 2012年，擔任北京大學黨委常委、副校長、教務長。
2012年 - 2013年，擔任北京大學黨委常委、常務副校長、教務長。
2013年 - 2015年02月，擔任北京大學黨委常委、校長。
2015年 - 2017年12月，擔任中國科學院副院長、黨組成員。
2018年09月，當選為美國物理學會（American Physical Society， APS）國際董事。
1994年，入選中國科學院首批“百人計劃”學者。
1996年，入選國家百千萬人才計劃學者。
2005年，榮獲“周培源物理獎”。
2007年，當選為中國科學院數理學部院士。
2008年，當選為第三世界科學院院士。
2010年，榮獲“何梁何利基金科學與技術進步獎”。
2011年，榮獲“亞洲計算材料科學成就獎”。
2018年08月，榮獲“國際先進材料終身成就獎”。
2003年，項目《原子尺度的薄膜/納米結構生長動力學：理論和實驗》榮獲“北京市科學技術一等獎”。
2004年，項目《原子尺度的薄膜/納米結構生長動力學：理論和實驗》榮獲“國家自然科學二等獎”。
2008年，項目《輕元素新納米結構的構筑、調控及其物理特性研究》榮獲“北京市科學技術一等獎”。
2011年，項目《輕元素新納米結構的構筑、調控及其物理特性研究》榮獲“國家自然科學二等獎”。
