浙江温州人。卒于北京。1934年毕业于清华大学历史系，获文学士学位。1935～1939年在英国伦敦大学留学，获该校埃及考古学博士学位。1940年在埃及开罗博物馆从事研究工作。1941～1942年在中央博物院筹备处任专门委员。1943～1949年在中央研究院历史语言研究所任副研究员、研究员。1950～1982年任中国科学院考古研究所（后改为中国社会科学院考古研究所）研究员、副所长、所长。1955年被选为中国科学院哲学社会科学部学部委员。1979年起，被选为中国考古学会理事长。1982年后任中国社会科学院副院长兼考古研究所名誉所长。1983年起，兼任文化部国家文物委员会主任委员。1985年被聘为《中国大百科全书》第一版总编辑委员会委员。从1959年起，被选为第二届至第六届全国人民代表大会代表。1974～1985年，先后被选为英国学术院通讯院士、德意志考古研究所通讯院士、瑞典皇家文学历史考古科学院外籍院士、美国国家科学院外籍院士、第三世界科学院院士、意大利中东远东研究所通讯院士。　　

1935年春参加安阳殷墟发掘。1936年在英国留学期间，参加由伦敦大学考古学教授M.惠勒领导的梅登堡山城遗址的发掘。1937年随同英国调查团在埃及艾尔曼特和巴勒斯坦杜韦尔参加发掘。1941～1942年在四川彭山参加东汉和六朝崖墓的发掘。1944～1945年在甘肃敦煌、宁定、民勤、武威、临洮、兰州各地对新石器时代、青铜时代、汉代至唐代的遗址和墓葬进行调查发掘。1950年在河南辉县（今辉县市）领导商代、战国至汉代的遗址和墓葬的发掘。1951年春在河南郑州、成皋、广武、巩县（今巩义市）、洛阳、渑池各地主持对新石器时代、商代、汉代至唐代的遗址和墓葬的调查发掘。1951年秋在湖南长沙领导战国和汉代墓葬的发掘。1955～1956年领导黄河水库考古队在河南陕县（今三门峡市陕州区）等地进行综合性调查发掘。1956～1958年在北京主持明定陵的发掘。　　

在中华人民共和国成立后的文物保护工作中作出重要贡献。参与制定《文物保护管理暂行条例》（1961）、《中华人民共和国文物保护法》（1982）等多项法规。

①在新石器时代研究方面，通过1945年甘肃广河阳洼湾齐家文化墓葬的发掘，确认仰韶文化的年代比齐家文化为早，发表《齐家期墓葬的新发现及其年代的改订》一文，纠正了瑞典学者J.G.安特生关于甘肃新石器时代文化的分期，为建立黄河流域有关新石器时代文化正确的年代序列打下基础。1977年，利用中国科学院考古研究所实验室测定的大量放射性碳素断代年代数据，写成《碳-14测定年代和中国史前考古学》一文，对中国各地新石器时代文化的年代序列作全面、系统的研究，得出相当可靠的结论。②在商周考古学方面，通过1950年在河南辉县的发掘，第一次在安阳以外发现比安阳殷墟为早的商代遗迹，从地域上和年代上扩大了对商文化的认识。1951年春通过在河南郑州的调查，首次确认二里岗遗址为早于殷墟的又一处重要的商代遗址。通过1951年秋在湖南长沙的发掘，究明当地战国时代墓葬的演变过程，为楚文化的研究奠定基础。③在中西交通史研究方面，从20世纪50年代后期开始，发表了《咸阳底张湾隋墓出土的东罗马金币》《新疆发现的古代丝织品——绮、锦和刺绣》《综述中国出土的波斯萨珊朝银币》等论文。根据中国各地出土的丝织品、外国货币及其他具有外国风格的遗物，阐明汉唐时代中国与中亚、西亚，特别是与波斯和东罗马帝国在经济和文化上的联系，并对中西交通的路线提出创见。④在中国科技史研究方面，从50年代后期到70年代后期，发表《晋周处墓出土的金属带饰的重新鉴定》《从宣化辽墓的星图论二十八宿和黄道十二宫》《我国古代蚕、桑、丝、绸的历史》等一系列论文，利用考古学资料，运用考古学方法，阐明中国古代在天文、数学、纺织、冶金和化学等各个科技领域中的成就，为中国科技史的考古研究作出重大的贡献。

主要学术著作还有《考古学论文集》（1961）、《考古学与科技史》（1979）、《中国考古学研究》（日文版，1980）、《中国文明の起源》（日文版，1984）、Jade and Silk of Han China（英文版，1984）等。主编并参加执笔的考古发掘报告有《辉县发掘报告》（1956）、《长沙发掘报告》（1957）等。由他主编的著作有《新中国的考古收获》（1961）、《新中国的考古发现和研究》（1984）等。