Nasce em Grand Valley, Colorado, e estuda química na Universidade de Berkeley, na Califórnia, onde leciona entre 1933 e 1945. Durante a II Guerra Mundial, trabalha também no Projeto Manhattan, destinado à produção da primeira bomba atômica.
Ajuda a desenvolver o método de separação dos isótopos de urânio, passo essencial para o êxito do projeto. Em 1945 passa a dar aulas de química na Universidade de Chicago. No mesmo ano assume a direção do Instituto de Assuntos Nucleares.
Em 1946 mostra que o trítio, isótopo mais pesado que o hidrogênio, produz radiação cósmica. Escreve Datação pelo Radiocarbono (1952). Em 1954 torna-se membro da Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos. De 1959 até sua morte, trabalha como professor da Universidade da Califórnia. Morre em Los Angeles.