Formado em Engenharia Eletrônica, pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC) e doutor e mestre em física pela Massachusetts Institute of Technology, EUA, Rezende iniciou sua carreira como professor de física da PUC-RJ e como professor Titular do Instituto de Física da Unicamp.
Suas contribuições para o desenvolvimento da ciência no país, principalmente na região nordeste, foram marcantes: implantou o Departamento de Física da Universidade Federal de Pernambuco, hoje instituição referência nacional em Ciências Exatas; participou ativamente da criação da Fundação do Amparo à Ciência e Tecnologia de Pernambuco (FACEPE); 1998 foi Secretário Estadual de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente do Estado de Pernambuco; foi diretor do Centro de Ciências Exatas e da Natureza da Universidade Federal de Pernambuco, entre outras diversas atividades. Em julho de 2005 assumiu o Ministério da Ciência e Tecnologia.