1984年7月毕业于河南农学院植保系，获农学学士学位；1987年7月毕业于浙江农业大学，获农学硕士学位；1994年7月毕业于中国农业科学院研究生院，获农学博士学位；1987年7月至1992年8月在河南省农业科学院植物保护研究所工作；1994年8月至今在中国农业科学院植物保护研究所工作。兼任国家转基因生物安全委员会委员、农业部科学技术委员会委员、国际植物保护科学协会理事、国际昆虫生理生态研究所理事、中国植物保护学会理事长及《植物保护》主编等职务。
长期从事农业害虫监测预警与防治技术、转基因植物的生态安全与风险管理技术研究工作，先后承担科技部和农业部多项重大科研项目，并得到国家自然科学基金委员会“创新群体科学基金”的资助。对棉铃虫等重大农业害虫监测预警与控制技术的研究成果，为中国棉花等作物生产的发展提供了科技支撑。在Science、Nature、PNAS等SCI刊物发表论文200余篇。先后主持科技部、农业部和国家自然科学杰出青年科学基金和创新群体科学基金等10余项科研课题。先后有两项研究成果分别入选2008年“中国十大科技进展新闻”和2012年度“中国科学十大进展”；获得国家科技进步二等奖2项和国家科技进步三等奖1项。
长年躬身研究，率领科研团队取得了一系列突出的成绩：（1）研究建立了棉铃虫种群监测预警技术体系，为我国棉铃虫区域性防控提供了技术支撑。研究阐明了棉铃虫通过地理型分化适应不同气候环境和利用季风兼性迁飞扩大栖息地的生境适应模式，澄清了我国5个棉花生态区棉铃虫的虫源关系。以此为基础建立的棉铃虫监测预警技术体系在14个省推广应用，显著提升了我国棉铃虫预测技术水平，对有效控制棉铃虫在我国各地的发生危害发挥了重要作用。（2）研发了棉铃虫对Bt棉花抗性监测与预防性治理技术体系，为Bt棉花的可持续利用提供了技术保障。在国际上创造性地提出了利用小农模式下，棉铃虫多寄主作物所提供的天然庇护所治理棉铃虫对Bt棉花抗性的策略并建立了抗性监测与预防性治理技术体系，为农业部对Bt棉花的安全性管理提供了技术支撑。通过本项成果的应用，在大规模商业化种植Bt棉花十余年后，我国Bt棉花对棉铃虫的抗性效率没有降低。（3）研究阐明了Bt棉花种植模式下害虫种群演替规律和生态学原理，为利用转基因作物防控重大农业害虫提供了新思路、新方法。研究明确了Bt棉花商业化种植对我国华北地区靶标害虫棉铃虫和非靶标害虫盲椿象种群动态演替的调控机理。对棉铃虫的研究工作于2008年9月19日被Science 杂志以封面论文发表，并被评为2008年中国十大科技进展新闻；对盲椿象的研究论文于2010年5月27日发表于Science杂志。这些研究成果在国际上产生了较大的影响，对发展 Bt 植物有害生物综合治理的方法与技术和指导新一代转基因抗虫作物的研发有重要理论价值。
1998年起享受国务院政府特殊津贴，1999年被农业部授予有突出贡献的中青年专家荣誉称号，2006年获国家杰出青年基金资助和第九届中国青年科技奖，2007年入选“新世纪百千万人才工程”，2010年获中国科学技术协会“全国优秀科技工作者”荣誉称号，2011年获何梁何利科学与技术进步奖，2011年当选中国工程院院士，2012年任中国农业科学院副院长、党组成员，2019年担任中国农业科学院党组副书记、副院长、直属机关党委书记，2021年任中华人民共和国农业农村部党组成员、中国农业科学院院长，2021年为第六届农业转基因生物安全委员会组成人员。
