Figlio del filosofo Guido, dal 1976 è professore ordinario di Fisica Teorica dell'Università di Roma "La Sapienza". Accademico dei Lincei, ha dato contributi di rilievo alla teoria quantistica dei campi, al problema dei molti corpi in meccanica classica e in fisica nucleare, alla teoria dei sistemi dinamici integrabili, alla teoria delle equazioni d'evoluzione non-lineari integrabili e ancora in molti altri settori della fisica matematica e della fisica teorica. Dal 1963 si è interessato di problemi di controllo degli armamenti e disarmo dal 1963 e dal 1989 al 1997 è stato Segretario Generale del Movimento internazionale di scienziati Pugwash (adesso è presidente del Pugwash Council): ha ricevuto il Premio Nobel per la Pace 1995, assegnato congiuntamente a Joseph Rotblat e al Pugwash.