1965年,进入兰州大学地质地理系学习。
1970年,从兰州大学毕业之后被分配到和政县第一中学任教。
1978年,调进中国科学院兰州冰川冻土研究所工作。
1978年07月,攻读兰州大学地理系研究生。
1980年,硕士毕业之后返回冰川所工作,先后担任助理研究员、副研究员、研究员、副所长。
1992年,获得兰州大学博士学位。
1995年,担任中国科学院资源环境科学与技术局局长。
2000年,担任中国气象局局长、党组书记。
2002年,担任IPCC第四次评估报告第一工作组联合主席。
2003年,当选为中国科学院院士。
2004年,当选为第三世界科学院院士。
2008年,担任第11届全国政协人口资源环境委员会副主任。
2009年,担任北京大学气候变化研究中心主任。
2011年,当选为美国气象学会荣誉会员,担任中国科学技术协会副主席。
2012年,担任中国科学院学部主席团成员、学术与出版委主任。
2013年,担任中国科学院学术委员会主任。
2020年,担任华东师范大学世界地理与地缘战略研究中心主任。
2021年05月09日,担任西北大学榆林碳中和学院名誉院长。
1990年03月03日,抵达国际徒步横穿南极大陆科学考察终点,成为中国第一个徒步横穿南极大陆的人。
1990年,荣获全国“五一”劳动奖章。
1992年,荣获“国家有突出贡献中青年专家”称号。
1996年,荣获“中国科学院自然科学一等奖”。
1997年,荣获“中国科学院自然科学一等奖”、“国家自然科学奖三等奖”。
2008年,荣获第53届“国际气象组织奖”
2013年,荣获“沃尔沃环境奖”。
2014年,荣获“国家自然科学奖二等奖”。
2022年,荣获“2022年国际地理联合会最高荣誉奖”。