1980年,考入北京大学化学系。
1985年,前往加州大学圣地亚哥分校攻读博士。
1989年,博士毕业后,进入芝加哥大学物理化学教授格雷厄姆·弗莱明实验室从事博士后工作。
1992年,进入美国太平洋西北国家实验室(PNNL)工作,从事单个分子光谱和动力学、超高分辨光学成像研究。
1999年,被聘为哈佛大学化学与化学生物系终身教授。
2001年09月07日,受聘担任北京大学化学学院客座教授、分子动态与稳态结构国家重点实验室学术委员会委员。
2008年,受聘担任北京大学生命科学学院讲座教授。
2010年12月,在北京大学主持创办北京大学生物动态光学成像中心,并担任主任。
2016年,组建北京未来基因诊断高精尖创新中心,并担任主任。
2016年10月,当选中国科学院外籍院士。
2018年07月,正式全职回到北京大学工作,担任北京大学李兆基讲席教授。
2019年11月,担任北京大学理学部主任。
2004年,获得美国国立卫生研究院(NIH)先锋奖。
2013年,第二次获得美国国立卫生研究院(NIH)先锋奖。
2015年,与斯坦福大学教授Karl Deisseroth共同获得“阿尔伯尼生物医学奖”。
2015年,荣获中国生物物理学会“贝时璋奖”。
2016年,荣获华人生物学家协会“吴瑞奖”。
2017年09月,荣获“求是杰出科学家奖”。
2022年08月,荣获“2021年度杰出贡献中关村奖”。