Халатников родился в Екатеринославе. В 1941 году окончил физический факультет Днепропетровского государственного университета по специальности «Теоретическая физика». Являлся сталинским стипендиатом, отмечает Telegram-канал.

За 100 лет до Коломойского. Как губернатор Екатеринослава создал «удельное княжество» с добробатами и кафешантаном
За 100 лет до Коломойского. Как губернатор Екатеринослава создал «удельное княжество» с добробатами и кафешантаном
© Русские авиаторы на Балканах, 1912 г. С.С. Щетинин - пятый слева в первом ряду.
Будучи студентом университета, начал сдавать экзамены по теоретическому минимуму Льву Ландау, который пригласил его стать своим аспирантом

C 26 февраля 1965 по 1992 год — директор Института теоретической физики имени Ландау АН СССР (ныне в составе РАН). Затем — почётный директор Института.

Доктор физико-математических наук (1952), академик АН СССР (1984, член-корреспондент с 1972), иностранный член Лондонского королевского общества (1994). Лауреат Сталинской премии. Кавалер многих орденов.

Был женат на дочери легендарного красного командира Николая Щорса Валентине. Три дочери, 5 внуков, 8 правнуков.