Ha trabajado y publicado en física de teoría de partículas elementales, cosmología, astrofísica, física aplicada de materia condensada, física de no equilibrio, biología, relatividad experimental y teórica general, química teórica y experimental, ciencia de los polímeros, ciencias de la computación, así como en el diseño y construcción de instrumentación para la detección de vida fuera de la tierra. Licenciado por la Universidad de Sevilla, su Sc. M. en Matemáticas y Física es del Trinity College, Dublín (Irlanda). Es Ph. D. del City College de Nueva York (EE.UU.). Después de regresar a España en 1984, se unió al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), donde es Profesor de Investigación.
También es Facultativo externo en el Instituto de Santa Fe, (Nuevo México). En 1998 y en asociación con el Instituto de Astrobiología de la NASA, concibió y fundó el Centro de Astrobiología de España (CAB), un Instituto conjunto entre el INTA y el CSIC, del que fue su Director fundador. Durante su mandato como Director, el CAB y sus 12 laboratorios se han convertido en una institución de investigación transdisciplinaria de nivel mundial, con más de 200 científicos e ingenieros y, entre otras cosas, contribuyen a la de la NASA Mars Science Laboratory (MSL), su misión Marte 2020 y el ExoMars 2020 de la Agencia Europea espacial. Se le atribuye la frase "La vida es una consecuencia de la evolución del universo" y es el arquitecto de la participación actual de España con infraestructura (Rover's High Gain Antenna, HGA) e instrumentación (Rover's Environmental Monitoring Station suite, REMS) a bordo del MSL que llegaron a Marte en agosto de 2012.