1978年01月 - 1982年01月，在浙江大学力学系学习，并获得学士学位。
1982年01月 - 1987年07月，在北京大学力学系学习，师从周培源院士，先后获得博士硕士学位。
1987年 - 1990年，在美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）做博士后研究。
1990年 - 1997年，在美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室湍流与格子气研究研究组工作。
1994年 - 1999年，担任国际商业机器公司（International Business Machines Corporation, IBM）T. J. Watson研究中心研究员。
1995年，当选美国物理学会会士（Fellow），是改革开放后第一个获得美国物理协会中国内地会士。
1997年 - 1999年，担任美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室非线性研究中心工作副主任。
1999年 - 2005年，在美国约翰斯·霍普金斯大学机械工程系工作，先后担任系主任、讲席教授。
2001年，担任北京大学科学与工程计算中心主任。
2005年06月 - 2013年07月，担任北京大学工学院创院院长。
2011年01月 - 2013年09月，担任北京大学研究生院第七任院长。
2011年09月，担任湍流与复杂系统国家重点实验室（北京大学）主任。
2013年09月 - 2013年11月，担任北京大学副校长、兼研究生院院长。
2013年11月 - 2015年01月，担任北京大学副校长、研究生院院长（兼）、深圳研究生院院长（兼）。
2013年12月19日，当选中国科学院院士。
2015年01月21日 - 2020年11月，担任南方科技大学校长。
2018年01月，当选发展中国家科学院院士。
2022年11月，担任东方理工高等研究院院长。
西湖大学创校校董会成员
国际工学院院长联合委员会执行委员
美国物理学会流体力学分会国际委员会委员
美国工业与应用数学学会会员委员会委员
周培源应用数学研究中心学术委员会委员
非线性力学国家重点实验室（中国科学院力学研究所）学术委员会委员
美国物理学会Fellow委员会、Award委员会、Program委员会
国际《湍流杂志》主编
中国《力学学报》主编
《J.Computational Physics》等9个杂志副主编及编委
1988年，获得洛斯·阿拉莫斯国家实验室杰出研究奖（Los Alamos National Laboratory Outstanding Research Award）、《研究与发展杂志》100名杰出新技术产品奖。
1990年，获得洛斯·阿拉莫斯国家实验室J. R. Oppenheimer 奖。
1994年，获得洛斯·阿拉莫斯国家实验室杰出贡献奖（Los Alamos National LaboratoryDistingguished Performance Award）、《研究与发展杂志》100名杰出新技术产品奖。
2018年12月，入选“中国改革开放海归40年40人”榜单。
2019年12月，入选“中国海归70年70人”榜单。
