Estudià a la Universitat de Petrograd i acabà els seus estudis el 1917 en plena revolució. Treballà en aquesta ciutat (anomenada ja Leningrad) fins el 1944, que se n'anà a Moscou. Féu recerques bàsiques sobre cinètica química, especialment les reaccions en cadena i les explosions tèrmiques.
Director de diversos instituts a l’URSS i membre de nombroses societats científiques internacionals, rebé importants premis i distincions: en especial, li fou atorgat el premi Nobel de química el 1956, compartit amb C.N. Hinshelwood.