Имеет брата Юрия Ковальчука, председателя совета директоров банка "Россия", который является близким другом Владимира Путина.
В 1970 году окончил физический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Специалист в области рентгеновской физики и рентгеновской кристаллографии.
После окончания университета работал в Институте кристаллографии им. А.В. Шубникова АН СССР (затем - Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН).
С 2001 года - ученый секретарь Совета по науке и высоким технологиям при Президенте РФ.
До февраля 2005 года - директор Института кристаллографии.
С февраля 2005 года - директор научного центра "Курчатовский институт".
Член-корреспондент РАН по Отделению общей физики и астрономии (физика конденсированного состояния) с 26 мая 2000 года.
Является членом коллегии Министерства образования и науки РФ, членом бюро Отделения физических наук РАН, заведующим кафедрой "Физика наносистем" МГУ им. М. В. Ломоносова, главным редактором журнала "Кристаллография";
Зам. главного редактора ("Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования").
9 июня 2007 года был утвержден заместителем председателем вновь образованного Правительственного совета по нанотехнологиям;
С 2008 года - член Общественной палаты РФ (избран от общероссийских общественных объединений), член Совета Общественной палаты, председатель Комиссии Общественной палаты по образованию и науке.
Лауреат премии Правительства РФ 2006 года в области науки и техники.
Награжден орденом "За заслуги перед Отечеством" IV степени (2006).
В феврале 2007 награжден орденом Почета.
Автор более 200 публикаций в ведущих отечественных и международных научных журналах;
Сын Кирилл - владелец поезда "Гранд-Экспресс" (Москва-Санкт-Петербург).
Anticompromat.ru, viperson.ru, 20.05.08