Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid (1988) y doctor en Física Teórica por la Universidad Autónoma de Madrid (1992, cum laude), realizando su trabajo de tesis en el Instituto de Estructura de la Materia del CSIC. Completó su formación investigadora postdoctoral como cosmólogo teórico en las universidades de Stanford y Sussex, en el CERN y en el Imperial College. Catedrático de la Universidad Autónoma de Madrid (2009), tras una larga carrera internacional en la que ha colaborado con grandes científicos, a menudo liderando esas colaboraciones. Ha sido profesor invitado en la Universidad de Ginebra y en el departamento de Física Teórica del CERN. Ha dirigido 12 tesis doctorales completadas y otra media docena en curso.

Su trabajo de investigación se desarrolla en el contexto de la Cosmología Teórica, tanto del Universo primitivo como de su evolución actual, centrándose en Física de Partículas, Inflación Cosmológica, Fondo de Radiación, Ondas Gravitacionales, Energía y Materia Oscura. Sus trabajos teóricos sobre la existencia y características de unos posibles agujeros negros primigenios, sobre la generación de ondas gravitatorias a partir de ellos, y sobre diversos temas cosmológicos son ampliamente reconocidos.

Es director del departamento de Fenomenología y Cosmología del Instituto de Física Teórica y miembro del consejo de gobierno de la UAM, como representante del PDI en su Comisión de Investigación. Investigador Principal en 27 proyectos, nacionales e internacionales, y de 9 acciones complementarias, habiendo participado como miembro en otros 31 proyectos de investigación. Representante español en el comité internacional del Particle Astrophysics and Cosmology Theory Panel de ApPEC y en el comité internacional de ASTRONET.

Autor de más de 400 artículos publicados en revistas de alto impacto, también ha sido invitado a escribir numerosos artículos de divulgación, así como a coloquios y charlas, tanto a nivel nacional como internacional. Es editor de cuatro revistas científicas y mantiene un blog en Investigación y Ciencia.