Venkatraman Ramakrishnan sinh năm 1952 tại Chidambaram, bang Tamil Nadu, Ấn Độ, trong một gia đình có truyền thống khoa học. Tuổi thơ của ông gắn liền với ông bà và người thân, khi cha mẹ thường xuyên đi công tác nghiên cứu xa.
Thời trung học, ông từng sa sút thành tích học tập do dành nhiều thời gian đọc tiểu thuyết và mải mê với những sở thích cá nhân. Chỉ sau khi gặp thầy giáo dạy toán và khoa học T.C. Patel, ông mới lấy lại động lực học tập và vươn lên đứng thứ hai toàn trường khi tốt nghiệp.
Dù vậy, Ramakrishnan không vượt qua kỳ thi vào các Viện Công nghệ Ấn Độ. Năm 16 tuổi, ông theo học ngành Vật lý tại Đại học Maharaja Sayajirao, sau đó sang Mỹ và nhận bằng tiến sĩ Vật lý tại Đại học Ohio vào năm 1976.
Tuy nhiên, càng đi sâu vào Vật lý lý thuyết, ông càng cảm thấy bản thân không thực sự phù hợp. Việc thường xuyên đọc các tạp chí khoa học khiến ông bị cuốn hút bởi những khám phá trong lĩnh vực Sinh học và bắt đầu suy nghĩ về một hướng đi khác.
Ở tuổi ngoài 20, Ramakrishnan quyết định rẽ sang Sinh học, một lựa chọn khiến ông trở thành “người tay ngang” trong mắt nhiều người. Không có nền tảng chuyên môn, ông bắt đầu lại từ đầu với các môn học cơ bản như di truyền học, hóa sinh và sinh học phân tử, trước khi tham gia nghiên cứu tại Đại học California, San Diego.
Năm 1978, tại Đại học Yale, ông bắt đầu nghiên cứu về ribosome, một bào quan có trong tất cả tế bào sống, đóng vai trò tổng hợp protein dựa trên thông tin di truyền. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, ribosome vẫn là một trong những bí ẩn lớn của khoa học do cấu trúc quá phức tạp, gồm hàng trăm nghìn nguyên tử.
Bất chấp những nghi ngờ về khả năng giải mã cấu trúc của ribosome, Ramakrishnan vẫn theo đuổi đề tài này trong suốt hơn 20 năm, làm việc tại nhiều phòng thí nghiệm từ Oak Ridge, Brookhaven đến Đại học Utah, trước khi dừng chân tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC ở Cambridge, Anh.
Năm 1999, ông quyết định ở lại Cambridge, chấp nhận sống xa gia đình để tập trung toàn lực vào việc giải cấu trúc tiểu đơn vị 30S của ribosome, một phần quan trọng trong quá trình đọc thông tin di truyền. Đây được xem là bước đi mạo hiểm khi nhiều nhà khoa học đánh giá dự án này gần như không khả thi.
Trong cuộc đua với nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới, nhóm của Ramakrishnan làm việc liên tục với cường độ cao. Họ tiến hành đông lạnh hơn 1.000 tinh thể và làm việc theo ca 12 tiếng, nhiều lần thức trắng tại các máy gia tốc synchrotron để thu thập dữ liệu.
Đầu năm 2000, nhóm nghiên cứu thu được những tín hiệu đầu tiên đủ rõ để xác định vị trí các nguyên tử trong cấu trúc ribosome. Chỉ vài tuần sau, họ hoàn thành mô hình nguyên tử đầu tiên của tiểu đơn vị 30S, đánh dấu lần đầu tiên con người quan sát được chi tiết cách ribosome hoạt động.
Phát hiện này nhanh chóng được công bố trên tạp chí Nature, tạo tiếng vang lớn trong cộng đồng khoa học. Không chỉ giải quyết một trong những câu hỏi khó nhất của Sinh học, công trình còn giúp làm rõ cơ chế hoạt động của nhiều loại kháng sinh, vốn tác động trực tiếp lên ribosome của vi khuẩn.
Nhờ đó, các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về hiện tượng kháng thuốc và phát triển các loại kháng sinh mới. Một số loại thuốc theo hướng này đã được đưa vào thử nghiệm lâm sàng.
Năm 2009, Ramakrishnan cùng hai cộng sự Tom Steitz và Ada Yonath được trao giải Nobel Hóa học cho những nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của ribosome.
Trong ngày nhận tin, ông đến phòng thí nghiệm trong trạng thái không thoải mái do chiếc xe đạp bị thủng lốp. Khi nhận được cuộc gọi thông báo từ Thụy Điển, ông ban đầu tưởng đó là trò đùa, cho đến khi nhận ra giọng nói quen thuộc từ Hội đồng Nobel.
Sau khi nhận giải thưởng danh giá, Ramakrishnan cho biết ông không coi Nobel là đích đến cuối cùng, mà là động lực để tiếp tục tìm kiếm những câu hỏi mới trong khoa học.
Năm 2010, ông được Chính phủ Ấn Độ trao huân chương Padma Vibhushan và được phong tước hiệp sĩ tại Anh. Ở tuổi ngoài 70, ông vẫn tiếp tục nghiên cứu và viết sách.
