1956年就读于南京航空航天大学（原南京航空学院），中途转学。
1962年毕业于复旦大学，1965年北京大学研究生毕业。
1967年3月至今在中国科学院上海光学精密机械研究所工作，曾任该所所长，现任该所学术委员会主任。
1991年当选为中国科学院数学物理学部学部委员（院士）。
1990年国家人事部批准的国家级有突出贡献的中青年专家。
1995年被国务院授予全国先进工作者。
1993年度上海市十大科技精英。
1996年度上海市科技功臣。
2004年当选为第三世界科学院院士。徐至展现为中科院上海光学精密机械研究所研究员。
2000年10月被聘为北京大学物理学院教授，并担任中科院－北京大学激光物理与超快光科学联合研究中心主任。
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