Realizó sus estudios de licenciatura y máster en la Universidad de Valencia (UV), antes de doctorarse en química con distinción en la Universidad de Georgetown en 1987. Investigador del CSIC desde 1990, trabajó en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB) desde 1990 hasta 2007, pasando un año sabático como investigador senior de la OTAN en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables en 1998-99. En 2007 se trasladó al antiguo Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología (CIN2) como jefe de grupo del laboratorio NEO-Energy. Cuando el CIN2 se convirtió en el Instituto Catalan de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) en 2013, pasó a ser jefe de grupo del Novel Energy-Oriented Materials Group, dirigiendo proyectos sobre nanoestructuras híbridas orgánico-inorgánicas, materiales nanocompuestos para el almacenamiento y la conversión de energía.

Convertido en Profesor de Investigación del CSIC en 2006, es miembro de la Royal Society of Chemistry (Reino Unido) desde 2014 y fue vicedirector de MATGAS de 2010 a 2014. Es autor de más de 200 publicaciones científicas en revistas internacionales revisadas por pares, y es el editor científico de los libros Functional Hybrid Materials (P. Gómez-Romero, C. Sánchez; Wiley-VCH, 2004) y Metal Oxides in Supercapacitors (D.P. Dubal, P. Gómez-Romero; Elsevier, 2017). También es autor de cuatro libros de divulgación científica premiados: Metaevolución. La Tierra en el espejo (Celeste, 2001), Un planeta en busca de energía (Síntesis, 2007), Creadors de futur (Bromera, 2016) y Nanomundo (Materia / El País, 2016). En 2017 recibió el premio CIDETEC de investigación en electroquímica.