1984年毕业于北京大学地质系，获
学士，1984-1985年在
大连外国语大学日语系学习，1988年获日本东北大学地球物理系硕士学位，1991年获日本东北大学地球物理系博士学位。1991-1992年在美国阿拉斯加大学地球物理研究所从事博士后研究工作，1992-1998年分别在美国
加州理工学院地震实验室、
美国华盛顿大学地球与行星科学系、
南加州大学地球科学系任研究助理，1998年2月至2001年3月任
日本爱媛大学地球动力学中心副教授、教授，2007年 至今任
东北大学地球物理系教授。
长期从事层析成像、地球动力学研究，并在该研究领域取得了突出成绩。他成功开发了一种新的
地震层析成像方法，并被当今世界地震科学界广泛应用，被公认为是最有效的体波地震层析成像法。此法的广泛应用和推广对世界固体
地球科学的发展起了重要的推动作用。赵大鹏教授和他的研究组应用这一方法研究了很多大地震的震源、火山下岩浆房、板块俯冲带以及全球尺度的
地幔三维构造，极大地加深了我们对
地球内部构造、地震火山活动及地球动力学的理解。与此同时，他已在国际一流杂志上发表了近一百篇论文，并在Science和Nature杂志上发表三篇论文