연세 대학교 생화학과에서 학사 학위를, 미국 코넬 대학교에서 생화학 및 분자 유전학 박사 학위를 받았다. 미국 밴더빌트 대학교 의과 대학 박사 후 연구원을 거쳐 1996년부터 연세 대학교 생명 시스템 대학 생화학과 교수로 재직 중이다. 2003~2004년 풀브라이트 장학금(Fulbright Scholar)을 받으며 밴더빌트 대학교 화학과 및 사이언스 커뮤니케이션 전공 방문 교수를 지냈고, 2014년부터 연세 대학교 언더우드 국제 대학의 과학 기술 및 정책(Science Technology and Policy) 전공 겸직 교수를 역임했다. 대통령 소속 국가 생명 윤리 심의 위원회 제5기 위원과 국가 지식재산권 위원회 위원으로 활동했다. 생명 과학에 관한 사회적, 윤리적 문제에도 관심이 많아 재단 법인 지구와사람 이사장을 맡고 있다. 80여 편의 SCI 논문을 게재했으며, 저서로 『RNA 특강』, 『송기원의 생명 공부』, 『궁극의 질문들』(공저), 『생명 과학, 신에게 도전하다』(공저), 『과학은 논쟁이다』(공저), 『시민의 교양 과학』(공저), 『현대 과학과 철학의 대화』(공저), 『차이나는 클라스: 과학 문화 미래 편』(공저), 『의학과 문학』(공저), 『멋진 신세계와 판도라의 상자』(공저), 『생명 공학과 인간의 미래』(공저)가, 번역서로 『미래에서 온 편지』(공역), 『분자 세포 생물학』(공역) 등이 있다.