Fisico statunitense, deve la sua celebritá 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.

Ideó 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'intensitá dei raggi cosmici organizzó diverse spedizioni in varie parti del mondo, giungendo cosí a rilevare l'effetto di latitudine, che consiste in un aumento dell'intensitá 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.