Отец — видный советский и российский криминалист Рафаил Самуилович Белкин (11 июля 1922 — 03 февраля 2001), мать — инженер-металлург Генриета Лазаревна Белкина (7 сентября 1922 — 15 июня 2014). Сестра — известный советский и российский учёный-криминалист Елена Рафаиловна Россинская (род. 1949).Окончил факультет управления и прикладной математики (ФУПМ) Московского физико-технического института в 1978 году.
На том же потоке учились Борис Алёшин, Александр Медведев, Константин Рудаков, Александр Шананин.Далее учился в аспирантуре того же вуза по кафедре члена-корреспондента АН СССР Г. С. Поспелова, закончил её в 1981 году и защитил кандидатскую диссертацию на тему «Применение теории графов к анализу и оптимизации функционирования одного класса сложных систем» (специальность 01.01.09 — Математическая кибернетика, научный руководитель — профессор Д. А. Поспелов).
До 1987 года работал старшим научным сотрудником в Научном совете АН СССР по комплексной проблеме «Кибернетика» , с 1987 года — заведующий сектором систем поддержки принятия решений во вновь образованном Институте автоматизации проектирования АН СССР (позже — РАН, директор — академик О. М. Белоцерковский).
В 1991 году основал первый частный научно-исследовательский институт в России (на тот момент — ещё в СССР) — Институт Независимых Исследований, ныне специализирующийся в области судебно-экспертной деятельности, и до нынешнего времени является его генеральным директором.
В 2000 году в Воронежском государственном университете защитил докторскую диссертацию по теме «Теория доказывания: криминалистический и оперативно-розыскной аспекты» (специальность 12.00.09 — Уголовный процесс, криминалистика; оперативно-розыскная деятельность).
С 2000 года — профессор кафедры уголовного права, процесса и криминалистики Московского государственного университета приборостроения и информатики. После реорганизации вуза и слияния его с другими вузами с сентября 2017 года возглавил кафедру "Уголовно-правовое обеспечение национальной безопасности" Российского Технологического университета. Ведёт преподавательскую деятельность также и в других вузах.Автор и соавтор более 250 научных работ, в том числе свыше 20 монографий, учебников и учебных пособий.Член Президиума Международного конгресса криминалистов.Член Международной Ассоциации содействия правосудию (МАСП).
В 2000—2008 годах параллельно был сотрудником (консультантом) бюро проверки газеты «Комсомольская правда» .Женат, двое детей.