Юрий Яковлевич родился в городе Михайлове Рязанской области. В 1957 г. окончил химический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова и поступил в аспирантуру Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова АН СССР (Москва). Завершив учебу в аспирантуре, с 1960 по 1974 г. работал младшим, затем старшим научным сотрудником того же института. В 1961 г. ему присвоена ученая степень кандидата химических наук, а в 1970 г. — доктора химических наук по специальности «неорганическая химия». Ученое звание старшего научного сотрудника получил в 1964 г. по специальности «неорганическая химия», профессора по кафедре физической химии — в 1974 г.
С 1974 по 1985 г. заведовал кафедрой физической химии Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева. С 1985 по 2013 г. заведовал кафедрой аналитической, физической и коллоидной химии Первого МГМУ имени И. М. Сеченова.
Юрием Яковлевичем опубликовано более 800 научных трудов, 8 монографий, в том числе «Исследование ИК спектров поглощения некоторых классов координационных соединений» (1971), «Химия ферроцианидов» (1971, в соавт.), «Химия комплексов металлов с гидроксиламином» (1977, в соавт.), «Атлас длинноволновых инфракрасных спектров поглощения комплексных фторидов металлов III–V групп и уранила» (1977, в соавт.), «Колебательная спектроскопия в химии» (1978), «Современная колебательная спектроскопия неорганических соединений», «Бионеорганическая химия металлов, аминокислот и биокомплексов» (1994, в соавт.). Является автором учебников по аналитической и физической химии для студентов, обучающихся по специальности «фармация», автором и соавтором десятков учебных и учебно-методических пособий.
Профессор Ю.Я. Харитонов проводил работы по следующим научным направлениям: спектрохимия неорганических и координационных соединений; магнитные лечебные средства (физико-химические основы создания, исследование свойств, структуры, состава, практическое использование); разработка способов и методик анализа лекарственных препаратов; синтез и исследование новых биоактивных комплексов металлов; термодинамика и кинетика реакций неорганических и координационных соединений; химия гидроксиламина и комплексы металлов с гидроксиламином и его производными; химия гидразидных комплексов металлов (синтез, состав, структура, свойства, спектры, применение).
Ю. Я. Харитоновым создана научная школа, им подготовлены 8 докторов и 60 кандидатов химических и фармацевтических наук. Юрий Яковлевич являлся действительным членом Европейской биоэлектромагнитной ассоциации, членом-корреспондентом Академии творчества, председателем постоянного бюро конференций по колебательной спектроскопии неорганических и координационных соединений, экспертом химической комиссии Фармакопейного комитета России. Он долгое время работал ответственным секретарем журнала «Координационная химия» (1975–1987) и в редколлегии журнала «Известия вузов», серия «Химия и химическая технология». Входил в состав диссертационных советов Первого МГМУ имени И. М. Сеченова и ряда других диссертационных, ученых, научных советов. Являлся почетным профессором, почетным заведующим кафедрой Первого МГМУ имени И. М. Сеченова. На протяжении многих лет работал экспертом в Фармакопейном комитете Минздрава России, участвовал в подготовке Государственной фармакопеи РФ XII издания. Награжден почетным званием «Заслуженный деятель науки Российской Федерации», награжден медалью «За заслуги перед Первым МГМУ имени И. М. Сеченова».
СВЕТЛАЯ ПАМЯТЬ О ЮРИИ ЯКОВЛЕВИЧЕ КАК О ВЫДАЮЩЕМСЯ И ТАЛАНТЛИВОМ УЧЕНОМ, СПЕЦИАЛИСТЕ И ПЕДАГОГЕ, ДОСТОЙНОМ, ИНТЕЛЛИГЕНТНОМ И ДОБРОЖЕЛАТЕЛЬНОМ ЧЕЛОВЕКЕ НАВСЕГДА ОСТАНЕТСЯ В СЕРДЦАХ ЕГО КОЛЛЕГ И УЧЕНИКОВ.