1980年 - 1987年，就读于北京大学力学系，获学士和生物工程专业硕士学位。同时辅修生物学系生理学专业，获第二学士学位。
1987年 - 1989年，任教于北京大学无线电电子学系。
1993年，发现并命名细胞钙信号的基本单位——“钙火花”。
1995年，获美国马里兰大学医学院博士学位。
1998年，在北京大学组建细胞钙信号研究室。
2000年，获聘担任教育部长江特聘教授。
2004年，获聘担任美国NIH老年研究所终身资深研究员。
2005年，在国家985工程支持下，归国并开始参与建设北京大学分子医学所。
2017年，领衔跨学科团队实现双光子显微镜核心部件的微型化。
2017年，领衔建设国家重大科技设施“多模态跨尺度生物医学成像中心”。
2019年，被聘为中国医学科学院学部委员。
2020年，受聘担任心脏973项目首席科学家。
2009年，荣获“长江学者成就奖”。
2013年，当选为中国科学院院士。
2017年05月27日，荣获首届“全国创新争先”奖。
2020年08月28日，荣获“何梁何利基金科学与技术进步奖-生命科学奖”。
九三学社第十四届中央委员会委员
中国高等教育学会实验室管理工作分会理事长
中国生物物理学会第十一届理事会副理事长
《Cardiovas Res》副主编
《J Mol Cell Cardiol》杂志编委
《Am J Physiol》杂志编委
