Doctor en Medicina por la Universidad de El Salvador en 1970, obtiene su doctorado a principios de la década de 1970 en el Royal College of Surgeons de Londres, donde contribuyó al descubrimiento de que los fármacos similares a la aspirina inhiben la biosíntesis de prostaglandinas, lo que explica su efecto analgésico, antipirético y antiinflamatorio.
En 1975 se incorpora a los Wellcome Research Laboratories donde, como Jefe del Departamento de Investigación de Prostaglandinas, inicia y dirige el trabajo que logró la síntesis de la enzima tromboxano y el vasodilatador prostaciclina. Ha sido Director de Investigación en Wellcome Research Laboratories desde 1986 hasta 1995, tiempo durante el cual supervisó el descubrimiento y desarrollo de una serie de medicamentos. En 1985 inicia un proyecto que condujo a la identificación del óxido nítrico como mediador biológico.
En 1996, se traslada al University College London para establecer y dirigir el Wolfson Institute for Biomedical Research. El objetivo de este Instituto era establecer un Centro de excelencia en investigación biomédica que proporcionara un vínculo entre la academia y la industria, estableciendo así una de las primeras unidades de investigación trasnacional en el Reino Unido. Este enfoque llevó a la creación de varias empresas, incluidas Ark Therapeutics (enfermedad vascular y cáncer), Arrow Therapeutics (medicamentos antiinfecciosos), CereXus (neurociencia), Inpharmatica (bioinformática) y ProAxon (bloqueadores de los canales de sodio). Por invitación del Gobierno español, entre 1999 y 2004, concibió, diseñó y desarrolló el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) en Madrid. En la última década su trabajo se ha centrado en la interacción entre el óxido nítrico y la citocromo c oxidasa, la enzima terminal de la cadena de transporte de electrones mitocondrial, con implicaciones para la comprensión del síndrome metabólico, la diabetes tipo 2 y la obesidad.
En octubre de 2013, se convirte en profesor emérito de Biología Experimental y Terapéutica en el University College de Londres y se trasladó a la Universidad de Manchester, donde entre 2014 y 2018 ha sido director del Instituto de Ciencias del Cáncer.
Es miembro de la Royal Society y asociado extranjero de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. Asimismo, ha recibido numerosos premios internacionales y doctorados honoris causa de más de 20 universidades de todo el mundo.
En 2010 recibió de manos de la reina Isabel II el título de Caballero por sus servicios a la ciencia.