Hansen er cand.real. fra Universitetet i Oslo (1981) hvor hans veileder ved hovedfagsoppgaven var Finn Ravndal. Han fikk en ph.d. fra Cornell University i 1986. Etter flere postdoktoropphold, blant annet ved École normale supérieure i Paris, habiliterte Hansen ved Universitetet i Rennes 1 i Frankrike i 1992. I 2009 ble Hansen tildelt graden Doctor honoris causa ved dette universitetet. Fra 1994 har Hansen virket som professor i fysikk ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet.