Fill d’emigrants de Hong Kong. Graduat (1991) i màster (1992) per la Universitat de Flinders, el 1996 es doctorà per la Universitat de Princeton. Professor de la Universitat de Califòrnia Los Angeles (UCLA) des del 1996, els seus camps de recerca inclouen, entre d’altres, l’anàlisi harmònica, les equacions diferencials parcials, la combinatòria algèbrica, la combinatòria aritmètica, la combinatòria geomètrica, la teoria de probabilitats, la compressió de dades i la teoria dels nombres. En aquest camp, el 2004 enuncià, conjuntament amb el matemàtic britànic Ben J. Green, el teorema de Green-Tao, segons el qual la seqüència de nombres primers conté progressions aritmètiques de longitud arbitrària. En la compressió de dades ha desenvolupat juntament amb el matemàtic francès Emmanuel Candès la teoria del compressed sensing, que permet la reconstrucció eficient de dades disperses a partir d’un nombre reduït de mesuraments, i que té aplicacions en tecnologies com ara la imatge per ressonància magnètica, el reconeixement facial o el microscopi electrònic de transmissió. Membre d’institucions acadèmiques internacionals, ha rebut nombroses distincions, entre d’altres el premi Salem (2000), el premi Ostrowski (2005, amb Ben Green), la medalla Fields (2006), el premi Riemann (2019) i el premi Princesa de Asturias d’investigació científica i tècnica (2020), compartit amb Candès, Yves Meyer i Ingrid Daubechies.