Né en 1944 à Casablanca, Serge Haroche a fait ses études à l’École normale supérieure (ENS). Il a été chercheur au CNRS, Maître de Conférences à l’École Polytechnique, Professeur à l’Université Paris VI et membre de l’Institut de France. Il a enseigné pendant plusieurs années à l’Université de Yale, aux États-Unis et visité, comme chercheur ou professeur invité, plusieurs universités étrangères dont Stanford, Harvard, MIT et l’Université fédérale de Rio de Janeiro.
Il a dirigé pendant cinq ans le département de Physique de l’ENS. Serge Haroche est un spécialiste de la physique atomique et de l’optique quantique. Après une thèse sur l’atome habillé effectuée (1967-71) sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji, il a développé dans les années 1970-80 des méthodes nouvelles de spectroscopie laser basées sur l’étude des battements quantiques et de la super radiance. Il s’est ensuite intéressé aux atomes de Rydberg, états atomiques géants que leur sensibilité aux micro-ondes rend particulièrement bien adaptés à des études fondamentales sur l’interaction matière-rayonnement.
Il a montré que ces atomes, couplés à des cavités supraconductrices contenant quelques photons, constituent des systèmes idéaux pour tester les lois quantiques fondamentales et pour démontrer des opérations de logique quantique prometteuses pour le traitement de l’information. Nommé en 2001 professeur au Collège de France dans la chaire de Physique quantique, Serge Haroche dirige le groupe d’électrodynamique des systèmes simples au sein du laboratoire Kastler Brossel du Département de Physique de l’ENS. Serge Haroche a été nommé Administrateur du Collège de France au 1er septembre 2012.