Xəlil Məmmədəli oğlu Qasımov 28 fevral 1942-ci ildə Bakı şəhərində ziyalı aliləsində anadan olmuşdur. O, 1965-ci ildə Azərbaycan Dövlət Universitetinin Fizika fakültəsini, 1972-ci ildə SSRİ Elmlər Akademiyası Biofizika İnstitutunun əyani aspiranturasını bitirmişdir. Xəlil Qasımov 1972-ci ildə həmin institutda namizədlik və 1980-ci ildə doktorluq dissertasiyalarını müdafiə etmişdir. Alim 1996-cı ildə professor elmi adını almış, 2001-ci ildə AMEA-nın müxbir üzvü seçilmişdir.
Xəlil Qasımov 1965-1967-ci illərdə Azərbaycan SSR EA-nın akademik Abdulla Qarayev adına Fiziologiya İnstitutunda baş laborant, 1980-1984-cü illərdə EA-nın Fizika İnstitutunun Biofizika laboratoriyasında mühəndis, kiçik elmi işçi və baş elmi işçi, 1984-2018-ci illərdə Azərbaycan EA-nın Botanika İnstitutunda Hüceyrə biofizikası laboratoriyasının müdiri, 2018-2021-ci illərdə AMEA Botanika İnstitutu Eksperimental botanika şöbəsinin baş elmi işçisi vəzifələrində çalışmışdır. Alim 1994-2004-cü illərdə Azərbaycan Dövlət Bədən Tərbiyəsi və İdman Akademiyasının Fiziologiya kafedrasında professor vəzifəsində fəaliyyət göstərmiş, 2007-2014-cü illərdə Azərbaycan Milli Ensiklopediyasının Elmi Mərkəzinin direktor müavini və direktorun müşaviri vəzifələrində çalışmışdır. AMEA-nın müxbir üzvü Xəlil Qasımov 2016-ci ildən Azərbaycan Dövlət Bədən Tərbiyəsi və İdman Akademiyasının Tibbi-bioloji elmlər kafedrasının müdiri olmuşdur.
Tanınmış alim hüceyrə membranlarında fəaliyyət göstərən transport sistemlərinin biofizikasını və biokimyasını molekulyar səviyyədə tədqiq edən aparıcı alimlərdən biri olmuşdur. O, ilk dəfə olaraq membranaktiv polien antibiotiklər sinfini aşkar etmiş, onların membranlara təsirini ətraflı öyrənmiş və bunun əsasında ion kanallarının yaranması nəzəriyyəsini irəli sürmüşdür. Polien antibiotiklərinin membranlarda yarandığı tək ion kanallarını təcrübi yolla isbat etmişdir.
Xəlil Qasımov 180 məqalə, 3 monoqrafiya və 7 ixtiranın müəllifi idi. Onun elmi əsərləri “Nature”, “Biochimica et Biophysica Acta”, “Studia Biophysica”, “Pol. J. Chemistry”, “Russian Journal Bioorganic Chemistry”, “J. Experimental biology and medicine”, “Журнал Экспериментальной биологии и медицины”, “Биофизика”, “Успехи современной биологии”, “Биологические мембраны”, “Цитология”, “Биоорганическая химия”, “Химико-фармацевтический журнал”, “Антибиотики и медицинская биотехнология” jurnallarında çap olunmuşdur. Alim 10-dan çox ölkədə beynəlxalq elmi simpozium, konqres və konfranslarda məruzələrlə çıxış etmişdir.
AMEA-nın müxbir üzvü Xəlil Qasımovun elmi rəhbərliyi və məsləhətçiliyi ilə 6 fəlsəfə və 1 elmlər doktoru hazırlanmışdır.
Alim ayrı-ayrı illərdə AMEA Botanika İnstitutunun Elmi şurasının, bu institutda fəaliyyət göstərən Dissertasiya müdafiəsi şurasının, Azərbaycan Respublikasının Prezidenti yanında AAK-ın Rəyasət Heyətinin üzvü olmuşdur. 2003-cü ildən Rusiya EA Rəyasət Heyətinin nəzdində fəaliyyət göstərən Membran Şurasının üzvü idi.
Xəlil Qasımov 24 oktyabr 2021-ci ildə vəfat etmişdir.