Fisico statunitense, deve la sua celebrità alla scoperta e alla spiegazione dell'effetto, che da lui prese il nome, relativo al processo di urto fra un fotone ed un elettrone atomico.
Per questo, nel 1927, ricevette il premio Nobel insieme a C.T.R.Wilson.

Ideò anche un metodo, detto di "incidenza radente", per lo studio delle radiazioni con lunghezza d'onda compresa fra qualche angstrom e 100 angstrom, che non possono essere misurate con i reticoli cristallini.

Allo scopo di misurare l'intensità dei raggi cosmici organizzò diverse spedizioni in varie parti del mondo, giungendo così a rilevare l'effetto di latitudine, che consiste in un aumento dell'intensità della radiazione dall'equatore ai poli.
Durante la seconda guerra mondiale fu uno dei maggiori responsabili del progetto Manhattam per la produzione della bomba atomico.