Fill d’un professor universitari, es graduà en medicina a la Universitat de Bucarest el 1940, i el 1946 anà als EUA, on amplià estudis a la Universitat de Nova York i es naturalitzà el 1952. Exercí successivament la docència i la investigació al Rockefeller Institute (1958-73), a les universitats de Yale (1973-90) i Califòrnia-San Diego, on el 1990 fou nomenat degà per als afers científics, càrrec que exercí fins a la jubilació (2001). Estudià al microscopi electrònic l’estructura fina de les cèl·lules animals, en les quals descobrí els ribosoma , l’estructura dels mitocondri i la descripció dels sistemes membranosos intracel·lulars, entre els quals l' aparell de Golgi ; isolà i caracteritzà bioquímicament els ribosomes i els microsoma . Compartí el premi Nobel de fisiologia i medicina del 1974 amb Christian René de Duve i Albert Claude . Rebé també els premis Lasker (1966) i Gairdner (1967).