Родился в Петербурге. В 1902 г. окончил Петербургский горный институт. Профессор (1910 г.), доктор (1917 г.), академик АН УССР (1922 г.). В 1928 г. избран членом-корреспондентом, а через год — академиком АН СССР. До 1922 г. работал сначала в институте, который окончил, затем в Крымском университете, а с 1922 г.— в АН УССР, где руководил кафедрой (отделом) математической физики, а также в АН СССР.
Основные труды относятся к проблемам интерполяции, приближенному интегрированию дифференциальных уравнений математической физики, нелинейной механике, вариационному исчислению и другим разделам математики. Опубликовал около 200 работ. В трудах по приближенному интегрированию получил весьма эффективные формулы для оценки погрешности в области, где до этого исследования ограничивались либо доказательством существования, либо, в лучшем случае, сходимостью аппроксимирующего метода. При доказательстве сходимости метода Ритца впервые изучил с помощью теории определителей бесконечного порядка общий случай, когда над знаком варьируемого интеграла стоит произвольная квадратичная форма. Помимо методов типа Ритца рассмотрел вопрос о создании более общих методов, приложимых как для доказательства су-ществования решения, так и для фактического его построения.
С 1932 г. совместно со своим учеником и сотрудником Н. Н. Боголюбовым занимался изучением актуальных проблем нелинейных колебательных процессов, в результате заложил основы нелинейной механики. Исследования ученого по нелинейной механике развивались в направлении асимптотических разложений в общей теории динамических систем и получили значительное применение в ряде областей науки и техники.
Вел большую организаторскую и общественную работу. Имеет много последователей. Награжден орденом Ленина, двумя орденами Трудового Красного Знамени.