A quinze anys emigrà amb la seva família als EUA. Estudià a la Universitat de Harvard i a l'Institut de Tecnologia de Califòrnia, on es doctorà l’any 1953 sota la direcció de Linus Pauling. Després d’un postdoctorat a Oxford, el 1955 s’incorporà a la Universitat d’Illinois, d’on passà el 1966 a la de Harvard, on des d’aleshores ha desenvolupat tota la seva carrera acadèmica i científica. És també professor invitat en diverses universitats europees i nord-americanes. Ha desenvolupat models per ordinador que permeten simulacions d’interaccions moleculars de gran utilitat en la recerca experimental. Per aquesta aportació, l’any 2013 compartí el premi Nobel de química amb Michael Levitt i Arieh Warshel. Ha obtingut també el premi Linus Pauling (2004). És membre de l’Acadèmia Nacional de Ciències i de l’Acadèmia Americana de les Arts i les Ciències dels Estats Units, i de l’Acadèmia Neerlandesa de Ciències.