Фазоил Атауллаханов — из семьи потомственных врачей. Родился в 1946 году в Самарканде. Всю жизнь старался вникнуть в физические процессы, протекающие в живых организмах. Главное направление научной деятельности — биофизика сложных систем.
В 1969 году окончил физический факультет МГУ, кафедра биофизики. С 1989 года работал заведующим лабораторией Гематологического научного центра в Москве. С 2006 года — директор Центра теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, сейчас является его научным руководителем, а также профессором МГУ, Физтеха и Университета Пенсильвании.
Руководитель отдела биофизики Национального медицинского исследовательского центра детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дм. Рогачева, член-корреспондент РАН.