Ông quê ở Song Lộc, Can Lộc, Hà Tĩnh. Anh trai của ông là nhà vật lý nguyên tử GS. Nguyễn Đình Tứ.[2]

Ông cùng Ngô Việt Trung được cử sang Đông Đức du học, và tốt nghiệp tại Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg năm 1974.

Năm 1982, ông bảo vệ luận văn tiến sĩ về lĩnh vực Lý thuyết kỳ dị, tại Đại học Humboldt, Berlin.

Ông bảo vệ thành công tiến sĩ khoa học năm 1995 tại Viện toán học Việt Nam.

Ông được phong phó giáo sư năm 1996 và trở thành giáo sư năm 2003.[1]