Es graduà l’any 1982 a l’Institut Físic i Tecnològic de Moscou i el 1987 es doctorà a l’Institut de Física de l’Estat Sòlid de Černogolovska, on dugué a terme recerca fins el 1990. Després d’una etapa d’estudis postdoctorals a les universitatsde Nottingham, Bath i Copenhaguen (1990-94), del 1993 al 2000 fou professor associat de la Universitat de Nimega. A partir del 2001 fou professor de la Universitat de Manchester i des del 2002 n'és director del Centre per a la Mesociència i Nanotecnologia. Amb Konstantin Novoselov ha dut a terme aportacions crucials en el camp dels superconductors, especialment pel que fa al descobriment de les propietats del grafè, motiu pel qual l’any 2010 rebé el premi Nobel de física, compartit amb Novoselov.
Ha fet també aportacions en altres camps com el de la biotecnologia, concretament sobre un nou material adhesiu que imita la membrana adhesiva dels dits del dragó comú. És autor de més de 180 articles, dos dels quals (en col·laboració amb Novoselov) a Sicence (2004) i Nature (2005), que han tingut una gran incidència en el desenvolupament dels coneixements sobre el grafè. A més del premi Nobel, ha rebut nombroses distincions, entre les quals cal citar el premi i la medalla Mott, el premi Europhysics (2008, compartit també amb Novoselov), el premi Körber (2009) i la medalla Hughes de la Royal Society (2010), de la qual és membre des del 2007.