Родился в семье плотника. В 1919 г. вступил в РКП(б). В 1928 г. окончил Московскую горную академию по специальности инженер-металлург.
В 1928—1931 гг. — ассистент Московской горной академии. Разработанный Емельяновым технологический процесс производства ферромарганца был положен в основу проекта Запорожского завода ферросплавов.
В 1931—1932 гг. — заместитель директора «Спецстали» в Москве.
В 1932—1934 гг. — уполномоченный наркомата тяжёлой промышленности на заводах Круппа в Эссене, Германия.
В 1934—1935 гг. — уполномоченный наркомата тяжёлой промышленности на заводах Круппа в Берлине, Германия.
В 1935—1937 гг. — технический директор завода ферросплавов в Челябинске.
В 1937—1939 гг. — заместитель главного инженера, главный инженер, начальник 7-го Главного управления (броневая сталь) наркомата оборонной промышленности СССР.
В 1939—1940 гг. — начальник Главного управления наркомата судостроительной промышленности СССР.
В 1940—1943 гг. — заместитель председателя,
в 1943—1946 гг. — председатель Комитета стандартов при СНК СССР.
В 1946—1953 гг. — начальник научно-технического отдела — заместитель начальника Первого главного управления при Совете Министров СССР.
В 1953 г. избран членом-корреспондентом Академии наук СССР по Отделению технических наук (металлургия).
В 1953—1955 гг. — начальник научно-технического управления министерства среднего машиностроения СССР.
В 1955—1957 гг. — заместитель министра среднего машиностроения СССР по новой технике; одновременно в 1955—1965 гг. — член Научно-консультативного комитета при ООН.
В 1957—1960 гг. — начальник Главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР,
одновременно в 1957—1959 гг. — постоянный представитель СССР при Международном агентстве по атомной энергии. Чрезвычайный и Полномочный Посол СССР.
В 1960—1962 гг. — председатель Государственного комитета Совета Министров СССР по использованию атомной энергии.
В 1962—1965 гг. — заместитель председателя Государственного комитета Совета Министров СССР по использованию атомной энергии.
С 1966 г. — председатель Комиссии по научным проблемам разоружения АН СССР.
В 1978—1988 гг. — член Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике.
В 1961—1966 гг. являлся кандидатом в члены ЦК КПСС.