Học Đại học ngành Vật lý tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội I (1987-1991). Chuyển tiếp học Cao học ngành Vật lý tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội I (1992-1994); Bảo vệ luận án Thạc sĩ (5/1994); Chuyển tiếp làm Nghiên cứu sinh ngành Vật lý tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội I; Giảng dạy tại trường THPT Trần Phú Hà Nội (1993-1997)

Giảng dạy tại bộ môn Vật lý Lý thuyết, bộ môn Vật lý Tin học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội; bảo vệ luận án Tiến sĩ (1998), sau đó được bổ nhiệm chức danh Phó Giáo sư (2007); đã kinh qua các chức vụ: Bí thư Đoàn trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Ủy viên Ban Thường vụ Thành đoàn Hà Nội khóa XII; Phó Trưởng Phòng Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Bí thư Đảng ủy, Phó Giám đốc Học viện Thanh Thiếu niên Việt Nam, Trung ương Đoàn TNCS Hồ Chí Minh; Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ Trung ương Đoàn (6/2009); Phó Chủ tịch Trung ương Hội Liên hiệp Thanh niên Việt Nam, Chủ tịch Hội đồng Huấn luyện Trung ương Hội (2010-2011); Đại biểu Quốc hội khóa XIII (trúng cử tại cuộc bầu cử Quốc hội 5/2011)

Đại biểu Quốc hội khóa XIII; Ủy viên Thường trực Ủy ban Văn hóa, Giáo dục, Thanh thiếu niên và Nhi đồng của Quốc hội khóa XIII

Phó Chủ nhiệm Văn phòng Quốc hội; Đại biểu Quốc hội khóa XIII; Ủy viên Ủy ban Văn hóa, Giáo dục, Thanh thiếu niên và Nhi đồng của Quốc hội khóa XIII

Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XII (trúng cử tại Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XII, 1/2016); Phó Chủ nhiệm Ủy ban Văn hóa, Giáo dục, Thanh niên, Thiếu niên và Nhi đồng của Quốc hội

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XII, Ủy viên Đảng đoàn Quốc hội; Ủy viên Ủy ban Thường vụ Quốc hội; Chủ nhiệm Ủy ban Văn hóa, Giáo dục, Thanh niên, Thiếu niên và Nhi đồng của Quốc hội khóa XIII

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XII. Đại biểu Quốc hội khóa XIV, Ủy viên Đảng đoàn Quốc hội, Ủy viên Ủy ban Thường vụ Quốc hội, Trưởng ban Dân nguyện thuộc Ủy ban Thường vụ Quốc hội khóa XIV; Phó Chủ tịch Nhóm nữ Đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa XIV; Chủ tịch Nhóm Nghị sĩ hữu nghị Việt Nam-Canada

Ủy viên Trung ương Đảng XII, XIII, Đại biểu Quốc hội khóa XIV, XV; Bí thư Tỉnh ủy Tỉnh Thái nguyên, Trưởng đoàn Đại biểu Quốc hội tỉnh Thái nguyên; Đại biểu Hội đồng nhân dân khóa XIV, Bí thư Đảng ủy Quân sự tỉnh Thái Nguyên; Ủy viên Ban chấp hành Đảng bộ Quân khu I. Phó Chủ tịch Nhóm nữ Đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa XV

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII, Ủy viên Ủy ban Thường vụ Quốc hội, Trưởng Ban Công tác đại biểu của Quốc hội Khóa XV; kiêm Phó Trưởng Ban Tổ chức Trung ương; Đại biểu Quốc hội khóa XV và Phó Chủ tịch Nhóm nữ đại biểu Quốc hội khóa XV

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII; Ủy viên Ban Thường vụ Đảng ủy Quốc hội, Trưởng Ban Tổ chức Đảng ủy Quốc hội; Ủy viên Ủy ban Thường vụ Quốc hội, Bí thư Đảng ủy, Chủ nhiệm Ủy ban Công tác đại biểu của Quốc hội; Phó Trưởng Ban Tổ chức Trung ương; Đại biểu Quốc hội khóa XV, Phó Chủ tịch nhóm nữ Đại biểu Quốc hội Việt Nam, Chủ tịch Nhóm Nghị sĩ hữu nghị Việt Nam-Hàn Quốc

Được chỉ định giữ chức Bí thư Đảng ủy Ủy ban Công tác đại biểu nhiệm kỳ 2025-2030

Tại Kỳ họp thứ 10, Quốc hội khóa XV thông qua Nghị quyết miễn nhiệm chức vụ Chủ nhiệm Ủy ban Công tác đại biểu của Quốc hội khóa XV và Nghị quyết miễn nhiệm chức vụ Ủy viên Hội đồng bầu cử quốc gia

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII; Ủy viên Ban Thường vụ Đảng ủy Quốc hội, Ủy viên Ủy ban Thường vụ Quốc hội, Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường của Quốc hội; Đại biểu Quốc hội khóa XV, Phó Chủ tịch nhóm nữ Đại biểu Quốc hội Việt Nam

Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng, được bầu là Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIV

Phó Trưởng ban Chỉ đạo chuyển đổi số của Quốc hội

Hội đồng Bầu cử quốc gia công bố trúng cử đại biểu Quốc hội khóa XVI

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIV; Ủy viên Ủy ban Thường vụ Quốc hội, Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường của Quốc hội khóa XVI; Đại biểu Quốc hội khóa XVI.