Окончил Петроградский Императорский (в наст. вр. Санкт-Петербургский) университет (1915). Научную деятельность начал с изучения эффекта Комптона в лабораториях Ленинградского университета (СПбГУ) и Политехнического института (1916—1937). Работал в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе (1925—1939) и Парижской лаборатории Марии Склодовской-Кюри (1929—1931).
Эксперт по атомной энергии от Советского Союза при Организации Объединенных Наций (1946—1948).
Основные труды по физике атомного ядра и физике космических лучей. Первым использовал газовую камеру Вильсона, помещенную в магнитное поле, для количественного исследования Комптон-эффекта и космических лучей. В 1927—1929 годах открыл заряженные частицы космических лучей и установил появление их генетически связанными группами (ливнями), заложив тем самым основы физики частиц высоких энергий. С 1945 года занимался исследованием широких атмосферных ливней космических лучей. Открыл совместно с учениками образование электронно-ядерных ливней и ядерно-каскадный процесс (Сталинская премия, 1951).