Родился 14 июня 1920 года в Рыбинске Ярославской губернии. Окончил с отличием Физический факультет Ленинградского государственного университета по специальности «геофизика» (1946).
Работал в ЛГУ ассистентом, доцентом, проректором по научной работе, заведующим кафедрой, ректором (1964—1970), профессором (1970-78). Возглавлял отдел (1978—1982) в Главной геофизической обсерватории имени А. И. Воейкова. С 1982 года — в Институте озероведения АН СССР: заведующий сектором, заведующий лабораторией, главный научный сотрудник, с 1992 года — советник при дирекции.
Автор более 1500 научных статей и 102 монографий.
Автор первой в мире монографии о спутниковой метеорологии (1963), серии монографий о дистанционном зондировании атмосферы и подстилающей поверхности, проблеме радиационного баланса Земли, фундаментальных основах природноресурсных космических исследований, сравнительном планетоведении. Впервые руководил экологическими исследованиями, проведёнными космонавтами из космоса.
Соавтор научного открытия "Явление вертикально-лучевой структуры дневного излучения верхней атмосферы Земли", которое занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 106 с приоритетом от 19 мая 1971 г.
Поддержал новое научное направление — теорию самоорганизации и саморегуляции природных систем D-SELF.
Направлял и курировал многие научные исследования, связанные с озером Байкал, например, исследования скорости звука в воде и разработка представлений о Байкале как физико-географической модели Мирового океана.
Кондратьев был трижды женат, имел дочь и двоих сыновей.