1980年09月—1984年07月,在山东大学光学系激光专业学习,获得理学学士学位。
1987年09月—1990年07月,在中国科学院物理研究所凝聚态物理专业进行研究生学习,获得理学硕士学位。
1990年09月—1994年08月,在入中国科学院物理研究所凝聚态物理专业学习,获得中国科学院物理研究所理学博士学位 。
1992年06月—1994年06月,作为中日联合培养学生,在日本东北大学金属材料研究所学习。
1984年09月,在曲阜师范大学物理系任职。
1994年09月—2001年03月,前往日本东北大学金属材料研究所工作,担任日本文部省教官、助手。
1998年08月,入选中国科学院百人计划,在中国科学院物理所工作,担任研究员、博士生导师。
1999年03月,担任凝聚态物理中心SF4研究组组长。
1999年09月,担任中国科学院表面物理国家重点实验室主任。
2000年02月—2000年03月,前往瑞士IBM苏黎世实验室做访问科学家
2000年09月,加入中国共产党。
2001年12月—2002年01月,前往香港大学物理系做访问教授。
2004年06月,担任国家纳米科学中心首席科学家。
2005年11月,当选中国科学院院士。
2006年04月—2010年06月,进入清华大学物理系工作,担任教授、博士生导师,系副主任。
2008年,担任北京邮电大学电子工程学院院长。
2010年07月—2013年03月,担任清华大学理学院院长、物理系主任。
2011年,担任临沂大学凝聚态物理研究所所长。
2013年03月—2013年05月,担任清华大学校长助理、科研院院长、理学院院长、物理系主任。
2013年05月—2020年12月,担任清华大学党委委员、常委、副校长。
2013年07月,担任中共清华大学委员会委员、常委。
2017年,担任北京量子信息科学研究院院长。
2020年11月至今,担任南方科技大学校长。
2020年12月至今,担任南方科技大学校长、党委副书记。
2004年,荣获“中国青年科技奖”。
2005年,荣获“中国科学院杰出科技成就奖”。
2010年,荣获“第三世界科学院(TWAS)物理奖”。
2014年,荣获“求是杰出科学家奖”。
2016年09月,荣获“未来科学大奖物质科学奖”。
2017年01月,被评为2016年度最具影响力的十大“科技创新人物”之一。
2019年,入选“中国海归70年70人”榜单,荣获“北京市突出贡献中关村奖”。
2020年02月,荣获“2020年度菲列兹·伦敦奖”,是自1957年该奖设立以来,首个获得这一荣誉的中国科学家、是第二个获得荣誉的亚洲地区科学家。
2020年09月,荣获“复旦—中植科学奖”。