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