1975年 - 1978年，在辽宁省辽中县乌伯牛公社当知识青年。
1978年 - 1985年，在辽宁大学物理系就读本科生、硕士研究生。
1985年 - 1987年，担任辽宁大学物理系教师，期间赴美国普林斯顿大学交流学习。
1987年 - 1990年，在北京大学物理系攻读博士研究生。
1990年 - 1991年，在中国科学院物理研究所从事博士后研究工作。
1991年 - 1995年，担任法国里尔表面与界面实验室和美国休斯顿大学博士后、副研究员。
1995年 - 2009年，担任中国科学院物理研究所研究员。
1999年 - 2007年，担任中国科学院物理研究所所长。
2004年 - 2009年，担任北京凝聚态物理国家实验室（筹）主任。
2006年 - 2007年，在中央党校中青班学习。
2008年 - 2009年，担任中国科学院副秘书长、研究生院常务副院长。
2009年 - 2011年，担任北京大学研究生院院长、物理学院院长。
2011年 - 2012年，担任北京大学党委常委、副校长、教务长。
2012年 - 2013年，担任北京大学党委常委、常务副校长、教务长。
2013年 - 2015年02月，担任北京大学党委常委、校长。
2015年 - 2017年12月，担任中国科学院副院长、党组成员。
2018年09月，当选为美国物理学会（American Physical Society， APS）国际董事。
1994年，入选中国科学院首批“百人计划”学者。
1996年，入选国家百千万人才计划学者。
2005年，荣获“周培源物理奖”。
2007年，当选为中国科学院数理学部院士。
2008年，当选为第三世界科学院院士。
2010年，荣获“何梁何利基金科学与技术进步奖”。
2011年，荣获“亚洲计算材料科学成就奖”。
2018年08月，荣获“国际先进材料终身成就奖”。
2003年，项目《原子尺度的薄膜/纳米结构生长动力学：理论和实验》荣获“北京市科学技术一等奖”。
2004年，项目《原子尺度的薄膜/纳米结构生长动力学：理论和实验》荣获“国家自然科学二等奖”。
2008年，项目《轻元素新纳米结构的构筑、调控及其物理特性研究》荣获“北京市科学技术一等奖”。
2011年，项目《轻元素新纳米结构的构筑、调控及其物理特性研究》荣获“国家自然科学二等奖”。
