Родился в Перми, в 1924 окончил МГУ. С 1922 работал в Государственном астрофизическом институте, вошедшем в 1931 в состав ГАИШ, в 1939—1943 — директор ГАИШ. В 1929 защитил кандидатскую диссертацию «О некоторых основных вопросах теории происхождения комет, метеоров и космической пыли». В ноябре 1935 по совокупности научных трудов ему была присуждена докторская степень, тогда же присвоено звание профессора астрономии. В 1938—1955 — заведующий кафедрой небесной механики МГУ. Одновременно в 1929—1947 — профессор кафедры математики Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского, последнее воинское звание — инженер-полковник. С 1947 до конца жизни работал по совместительству в КБ С. П. Королева, где был научным руководителем отдела баллистики.
Основные труды в области небесной механики. Создатель московской школы небесной механики, организовал и возглавил кафедру небесной механики в МГУ. Развил качественные методы небесной механики, введя обобщающие характеристики траекторий. Большой цикл его работ посвящен изучению вековых и долгопериодических возмущений в движениях естественных небесных тел, особенно малых планет. Важные результаты этих исследований были получены с помощью впервые введенных им осреднённых, в том числе интерполяционно осреднённых, теоретических схем. В цикле работ по динамической космогонии дал критический анализ космогонических гипотез. В работах по теории устойчивости изучил орбитальную устойчивость (исследовал вариационные кривые Хилла), ввел новые понятия в теорию технической устойчивости, имеющие большое прикладное значение. Ряд работ посвящен теоретической гравиметрии и истории механики.
В его честь названы кратер на Луне и астероид № 3080.