연세 대학교 천문학과를 졸업하고 미국 예일 대학교 천문학과에서 피에르 드마크(Pierre Demarque) 교수와 오거스터스 옴러(Augustus Oemler) 교수의 지도 아래 타원 은하의 자외광 진화에 관한 이론 연구로 박사 학위를 받았다. 미국 항공 우주국(NASA) 고더드 우주 비행 센터에서 박사 후 연구원을 지내면서 허블 우주 망원경 프로젝트에 참여해 이론적 연구를 수행했다. 그 후 미국 캘리포니아 공과 대학 물리학과에서 선임 연구원을 지냈고, 4년간 영국 옥스퍼드 대학교 물리학과 교수를 지냈다. 2005년에는 별 생성을 멈춘 것으로 알려졌던 타원 은하가 별을 꾸준히 생성하고 있다는 것을 발견하여 은하 형성 연구에 새 화두를 던졌다. 현재 연세 대학교 천문우주학과 교수로 학생들을 가르치며, 은하 형성 연구에 주력하고 있다. 천문학과 천체물리학 분야 최고 권위 학술지인 《미국 천체 물리학회지》, 《영국 왕립 천문학회지》, 《사이언스》, 《네이처》 등에 100편 이상의 논문을 발표했고, 미국 과학 한림원 협력 연구상을 받았다. 지난 10년 동안 세계 상위 1퍼센트 피인용 논문의 횟수가 가장 높은 한국 과학자 10인 중 하나로서 2013년 미래창조과학부가 선정한 지식창조대상 수상자이다. 저서로 『모든 사람을 위한 빅뱅 우주론 강의』, 『초신성의 후예』가 있다.