Rövşən Xəlilov 4 mart 1952-ci ildə Azərbaycan Respublikası Ucar rayonunun Qəzyan kəndində anadan olmuşdur.

R. Xəlilov 1969-cu ildə Azərbaycan Dövlət Universitetinin (indiki Bakı Dövlət Universiteti) Fizika fakültəsinə daxil olmuş, təhsildəki müvəffəqiyyətlərinə görə 1972-ci ildə Moskva Dövlət Universitetinə köçürülmüş və 1976-cı ildə biofizika ixtisası üzrə təhsilini orada başa çatdırmışdır. Elə həmin il o, Moskva Dövlət Universitetində məşhur sovet alimi, professor L. A. Blümenfeldin rəhbərlik etdiyi biofizika kafedrasının əyani aspiranturasına daxil olaraq böyük əzm və bacarıqla elmi-tədqiqat işlərini davam etdirmişdir.

R. Xəlilov 1979-cu ildən Bakı Dövlət Universitetində əmək fəaliyyətinə başlayaraq assistent (1979–1984), dosent (1984–1992) vəzifələrində çalışmış və 1992-ci ildən indiyə qədər "Biofizika və molekulyar biologiya" kafedrasında professor kimi fəaliyyət göstərir.

R. Xəlilov elmi tədqiqatına hələ tələbə ikən, 1973-cü ildə M. V. Lomonosov adına Moskva Dövlət Universitetinin biofizika kafedrasında ali bitkilərdə paramaqnit mərkəzlərin tədqiqi ilə başlamış və aldığı elmi nəticələri "Biofizika" jurnalında tələbə olarkən çap olunmuşdur. Tələbəlik illərindən elmi tədqiqatlara başlayan R. Xəlilov bitkilərdə fotosintez prosesinin mexanizminin biofiziki əsaslarını öyrənərkən maraqlı elmi nəticələr əldə etmişdir. O, fotosistem 2-nin quruluş və funksiyalarını Elektron Paramaqnit Rezonans üsulu ilə tədqiq edərkən, ilk dəfə olaraq fotosistem 2-nin reaksiya mərkəzi olan P 680 (kation radikal) – dən süni akseptorun iştirakı ilə EPR siqnalı almışdır. Onun bu elmi nəticələri yüksək maraq doğurduğundan nüfuzlu jurnallarda (ДАН СССР,1977, т.237, № 6) nəşr olunmuşdu. R. İ. Xəlilov 1979-cu ilin aprelində elmi işlərini vaxtından əvvəl yekunlaşdıraraq Moskva Dövlət Universitetində biofizika ixtisası üzrə namizədlik dissertasiyası müdafiə edərək fizika-riyaziyyat elmləri namizədi alimlik dərəcəsini almış və elə həmin il Bakı Dövlət Universitetində yenicə yaradılmış "Biofizika və molekulyar biologiya" kafedrasına təyinatla göndərilmişdir.

Ötən əsrin 80-ci illərin əvvəlindən başlayaraq ali bitkilərin membranlarının (plazmatik, tilakoid və s.) quruluş və funksiyalarının tədqiqi problemləri prof. R. Xəlilovu daha geniş aspektdə maraqlandırmışdır. Elektrofizioloji üsullarla ali bitki hüceyrələrinin plazmatik membranlarının elektrik parametrlərinə (membran potensialı və müqaviməti, hüceyrələrarası elektrik əlaqəsi) ultrabənövşəyi şüaların təsirini tədqiq edərək, o, göstərdi ki, plazmatik membranların cavab reaksiyası membran potensialının sürətlə və geridönən depolyarizasiyası şəklində özünü göstərir (ДАН СССР, 1984, т.274, № 6).

"Yeni effekt" kimi elmi ədəbiyyata daxil edilən sürətli UB reaksiyanın təsir spektri 290–330 nm dalğa uzunluğu intervalında müəyyən edilmişdir. Bu isə ekoloji ultrabənövşəyi şüaların (UV-B) dalğa uzunluğuna uyğundur.

Rövşən Xəlilov Azərbaycanda ilk biofizik alimlərimizdən olan İ. S. Əhmədovla birlikdə elektrofizioloji üsullarla bitkilərdə ultrabənövşəyi şüaların (xüsusilə onun UB-B oblastının) təsirinin membran mexanizmini aydınlaşdırmaq üçün mühüm tədqiqatlar aparmışdır. Bitki hüceyrələrinin plazmatik membranına ultrabənövşəyi şüaların təsirinin tədqiqi göstərdi ki, bitkilərin plazmatik membranında ekobioloji UB-B şüaların xromoforları xinon təbiətli molekullardır və onlar plazmatik membranda aktiv proton pompası H±ATF-aza ilə paralel fəaliyyətdə olan, həmçinin proton pompası rolunu oynayan redoks sistemlərin strukturuna daxildir. Bitkilərin UB-B şüalarına cavab reaksiyaları bu proton pompalarının generasiya etdiyi membran potensialının "binar rəqsləri" kimi müşahidə edilir. UB-B şüalarının təsiri zamanı bitki hüceyrələrinin plazmatik membranında qeydə alınan binar reaksiyalar dünya membranoloqlarının son dərəcə böyük marağına səbəb olmuşdu.

Rövşən Xəlilov 1992-ci ildə Moskvada ixtisaslaşdırılmış müdafiə şurasında "Ultrabənövşəyi şüaların ali bitki hüceyrə membranlarına təsir mexanizmi" mövzusunda ekologiya və biofizika ixtisasları üzrə doktorluq dissertasiyası müdafiə edərək Rusiya Ali Attestasiya Komitəsi tərəfindən 1992-ci ilin may ayında fizika-riyaziyyat elmləri doktoru alimlik dərəcəsinə layiq görülmüşdür.

1994-cü ildə professor elmi adını almışdır.

Professor R. Xəlilov fotobiologiyada yeni istiqamət kimi qiymətləndirilən, ozon təbəqəsinin antropogen təsiri ilə azalması nəticəsində yer səthində intensivliyi çoxalan ekoloji ultrabənövşəyi şüaların bitki orqanizminə təsirini öyrənərkən çox maraqlı "yeni hadisə" qeydə alınmışdır (ДАН Poccии, 1992, т.325, № 4). Bitki hüceyrələrini ekoloji UB impulslar ilə həyəcanlandırdıqda plazmatik membranlarda potensialın "binar rəqsləri" müşahidə edilir. Binar reaksiyalara sitoplazmatik membranlarda lokalizə olunmuş proton nasoslarının komponentləri arasında nizamlayıcı qarşılıqlı təsirin nəticəsi kimi baxılır. "Binar rəqslərin" qeydə alınması dünya membran tədqiqatçıları içərisində son dərəcə böyük maraq doğurmuşdur.

Rövşən Xəlilov 1994–95-ci illərdə Ankara Universitetində, 1998-ci ildə Berlinin Humbold Universitetində mühazirələr oxumuşdur.

Geniş erudisiyalı alim və yenilikçi tədqiqatçı olan R. Xəlilov nəinki vətənimizdə, hətta onun hüdudlarından uzaqlarda da tanınır. O, müntəzəm olaraq Avropa universitetlərinin aparıcı alimləri ilə elmi əməkdaşlıq edərək biofizika, radioekologiya, radiobiologiya, nanotexnologiya sahəsində elmi fəaliyyətini davam etdirir. R. Xəlilov Almaniyanın Saarland Universitetinin professoru, məşhur biofizik İnqolf Bernhart və başqaları ilə birlikdə membran hüceyrələrində redoks sistemlərin aktivliyini tədqiq etmiş, əhəmiyyətli nəticələr almışdır (20th International Symposium on Bioelectrochemistry and Bioenergetics, Sibiu, Romania, 2009).

Professor MDU-nun və Saarland Universitetinin alimləri ilə birlikdə nanobiotexnologiya sahəsində müasir fiziki-kimyəvi üsullarla (EPR spektroskopiya, Elektron Keçirici Mikroskopları, Polimeraza Zəncir Reaksiyası, fluoressensiya və s.) canlı sistemlər üzərində elmi tədqiqatlar aparır.

Elmi-pedoqoji fəaliyyəti dövründə R. Xəlilov Çin Xalq Respublikasının Şanxay şəhərində mühazirələr oxumuş, Alman Akademik Mübadilə Xidmətinin (DAAD) keçirdiyi müsabiqənin qalibi kimi Almaniyanın Humbolt Universitetində, Saarland Universitetində elmi-tədqiqat işləri aparmışdır.

R. Xəlilov 1992–2001-ci illərdə Azərbaycan Respublikası Prezidenti yanında Ali Attestasiya Komissiyasının Rəyasət heyəti və Plenumunun üzvü olmuş, 1992–1995-ci illərdə isə AAK-ın Baş elmi katibi vəzifəsində çalışmışdır. R. Xəlilov çalışdığı illərdə yüksəkixtisaslı kadrların hazırlanmasında fəal iştirak etmiş və etməkdədir. Alimin rəhbərliyi altında 10-a yaxın aspirant namizədlik dissertasiyalarını uğurla müdafiə etmiş, həmçinin, 2 elmər doktoru hazırlanmışdır. Alim 250-dən artıq elmi əsərin müəllifidir.

R. Xəlilov 2008–2010-cu illərdə MTİF və AMEF tərəfindən maliyyələşdirilən (ANSF-CRDF/BGP– II Azerbaijan-USA.) kollektiv layihənin direktoru, 2010–2012-ci illərdə professor M. Ə. Ramazanov, İsmət Əhmədov, Lousanna Ekologiya Texnik Universitetinin (EPFL) alimi Andrzej Sienkeviçlə birlikdə İsveçrənin Elm Fondunun Şərqi Avropa Əməkdaşlıq Proqramının qrantının (Interactions of nanoparticles with membrane systems of cells of higher water plants-towards mechanisms of nano-phytotoxicity), 2011–2012-ci illərdə isə Bakı Dövlət Universitetinin "50+50" qrantlar proqramı üzrə "Maqnit nanohissəciklərin sintezi və radioaktiv çirklənmənin bu prosesə təsiri" mövzusunda fərdi qrant layihəsinin qalibi olmuşdur.