Professor a les universitats d’Adelaide (1886) i de Leeds (1908). Estudià la penetració i el poder ionitzant de les partícules α i, juntament amb el seu fill, la reflexió i la difracció dels raigs X sobre cristalls, seguint els treballs de von Laue, que permeten l’estudi de les estructures cristal·lines. Per aquestes tècniques rebé, juntament amb el seu fill, William Lawrence, el 1915, el premi Nobel de física. Construí un espectrògraf d’altes freqüències. Fou president de la Royal Society. És autor de Radioactivity (1912), X-Rays and Crystal structure (1915), Concerning the Nature of Things (1925) i The Universe of Light (1933).