Ông Phạm Đại Dương sinh năm 1974, quê quán Hà Nội.
Trước khi được bổ nhiệm Thứ trưởng Bộ KH&CN, ông Phạm Đại Dương từng đảm nhiệm các chức vụ: Trưởng phòng Hợp tác quốc tế và xúc tiến đầu tư khu CNC Hòa Lạc; Phó Trưởng Ban Quản lý Khu CNC Hòa Lạc; Trưởng Ban Quản lý Khu CNC Hòa Lạc.
Với việc được bổ nhiệm thêm một thứ trưởng mới, cơ cấu lãnh đạo hiện tại của Bộ KH&CN bao gồm: Bộ trưởng Nguyễn Quân và sáu Thứ trưởng Trần Việt Thanh, Trần Văn Tùng, Trần Quốc Khánh, Phạm Công Tạc, Chu Ngọc Anh và tân Thứ trưởng Phạm Đại Dương.