Van de Walle studeerde aan de Universiteit Gent en behaalde de diploma's van burgerlijk natuurkundig ingenieur (1994) en doctor in de toegepaste wetenschappen: natuurkunde (1998). Zijn doctoraatsonderzoek ging over het reduceren van bewegingsartefacten (zoals wazigheid) bij magnetic resonance imaging. Na een verblijf als postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Arizona in Tucson (VS) keerde hij terug naar de universiteit van Gent, waar hij in 2001 voltijds docent werd. In 2004 werd Van de Walle hoogleraar, en in 2010 gewoon hoogleraar. Van 2008 tot 2012 was hij lid van de raad van bestuur van de Universiteit Gent en van 2012 tot 2017 decaan van de faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur.
Op 25 september 2017 werd Van de Walle na een woelige verkiezingsperiode verkozen als rector van de Universiteit Gent.[1] Zijn mandaat met Mieke Van Herreweghe als vicerector ging in op 1 oktober 2017.[2] Hij volgde Anne De Paepe op, die met Freddy Mortier als vicerector gedurende vier jaar de universiteit bestuurde.
Eind 2019 riep ScienceGuide hem uit tot een van de toppers van het collegejaar 2018-19.[3] In datzelfde jaar werd hij verkozen tot President van CESAER, een van de belangrijkste associaties van universiteiten in Europa.[4] Na twee mandaten van telkens twee jaar volgde Orla Feely hem in 2024 op als President van CESAER.[5]
Op 5 mei 2021 werd Van de Walle herverkozen als rector. Zijn tweede ambtstermijn loopt tot september 2025.[6]
.svg){kind=small}