Graduat (1964) i doctorat (1966) per la Universitat d’Edimburg, en 1967-70 féu treball postdoctoral a la Universitat de Queens (Canadà), i aquest any s’incorporà a la de Sheffield, fins el 1979, que passà a la Universitat de Califòrnia Los Angeles (UCLA). Després d’una any a l’empresa privada, el 1982 retornà a Sheffield fins el 1990, que fou nomenat catedràtic de química orgànica a la Universitat de Birmingham. El 1997 s’incorporà a l’UCLA, del California NanoSystems Institute (CNSI) del qual fou director en 2003-07. Des del 2008 és director del Center for the Chemistry of Integrated Systems (CCIS) de la Northwestern University (Illinois). Ha rebut nombrosos premis: la Medalla d’Or Nagoya de química orgànica (2004), el Premi International Faisal de ciències (2004), el premi Albert Einstein (2007) i la Medalla Davy de la Royal Society (2008). Pioner de la nanotecnologia, el 1991 construí una de les primeres “màquines moleculars”, consistent en un anell al voltant d’un eix. Posteriorment en dissenyà i elaborà altres tipus, entre d’altres un “ascensor molecular” de moviment ascensional. El 2016 compartí el premi Nobel de química amb David Thouless i Bernard.