Советский геохимик, академик АН СССР (с 1953). Ученик и ближайший сотр. В. И. Вернадского. Родился. в Петербурге. Окончил Военно-медицинский акад. (1924) и хим. факультет Ленинградского университета (1925). В 1925—1928 преподавал в Военно-медицинская академии В 1928—1947 работал в Лаборатории геохим. проблем АН СССР (с 1945 директор).
С 1947 директор Института геохимии и аналититической химии АН СССР, одновременно с 1953 профессор Московского университета. В 1967—1975 вице-президент АН СССР.
Работы относятся ко многим областям науки: геохимии, биогеохимии, аналит. химии, минералогии и химии РЗЭ, фотосинтезу и исследованию осадочных горных пород, радиохимии, космохимии. Изучал изменение содержания микроэлем, в организмах в связи с эволюцией среды; исследовал влияние химических элементов на живые организмы, изучил воздействие микро-организмов на отдельные минералы. Ввел (1938) понятие биогеохимической провинции; развил биогеохимические методы поиска полезных ископаемых. Посредством изотопного метода подтвердил (1940), что в процессе фото-синтеза кислород образуется не из углекислого газа, как считали прежде, а из воды ее дегидрированием. Создал (1956) учение об универсальном пути образования оболочек всех планет в процессе выплавления и дегазации мантии по механизму зонного плавления. Разработал представления о химической эволюции Земли. Создал новое научное направление — геохимию изотопов. Исследовал изотопный состав горных пород, определил возможные температуры их образования, генезис и возраст, а также расшифровал некоторые процессы рудообразования. Изучал геохимию океана. Совместно с сотр. определил абс. возраст Земли. Изучал загрязнение радиоактивными продуктами земной поверхности и характер миграции радиоактивных продуктов в почвенно-растительном покрове различных географических зон. Создал методы определения следовых количеств химических элементов в минералах.
Один из инициаторов международного движения ученых за использование достижений ядерной физики и химии в мирных целях. Участник Пагуошских конференций.
Дважды Герой Социалистического Труда (1949, 1975). Премия им. В. И. Ленина (1934), Гос. премии СССР (1949, 1951). Золотая медаль им. М. В. Ломо-носова АН СССР (1973). Имя Виноградова присвоено (1976) Институту геохимии СО АН СССР.