Doctorat a la Universitat de Leipzig (1933), on ensenyà física de 1934 a 1936, aquest any passà al Kaiser Wilhelm Institut (posteriorment Max Planck Institut), on romangué fins el 1942, i d’aquest any fins a la fi de la Segona Guerra Mundial, després de la qual fou professor a l’institut Max Planck de Göttingen (1945) i a Hamburg (1957) s’incorporà al departament de filosofia fins el 1969. De 1970 a 1980 fou director fundador de l’Institut Max Planck de Ciències Socials de Starnberg.Fou defensor d’una tesi segons la qual no era possible d’establir enunciats referents a l’univers considerat globalment. L’any 1938 enuncià una hipòtesi sobre l’origen termonuclear de l’energia estel·lar. Treballà molt especialment, juntament amb Ter Haar, en una teoria relativa als processos que tingueren lloc en la matèria de la nebulosa primitiva fins a arribar al sistema planetari actual (1944). Aquest model permeté d’explicar per primera vegada les diferències existents entre els planetes gegants i els del tipus terrestre, i també el sentit de rotació dels planetes i el petit valor de la rotació solar. La seva participació en l’equip dirigit per Werner Heisenberg que havia de construir la bomba atòmica per al règim nazi ha estat motiu de controvèrsia, i el 1957 fou un dels signants del manifest del grup de científics anomenat ‘18 de Göttingen’ contrari a l’adquisició d’armament nuclear per part de la República Federal d’Alemanya. Publicà, entre d’altres, els llibres Zum Weltbild der Physik (‘Sobre la imatge del món de la física’, 1946), Die Einheit der Natur (‘La unitat de la natura’, 1971), Wege in der Gefahr (‘Camins perillosos’, 1976), Der Garten des Menschlichen (‘El jardí de l’humà’, 1977), Aufbau der Physik (‘L’estructura de la física’, 1985), Der Mensch in seiner Geschichte (‘L’home en la seva història’, 1991) i Zeit und Wissen (‘Temps i ésser’, 1992). Rebé la Medalla Max Planck (1957), el premi de la Pau dels Llibreters Alemanys (1963), i el premi Erasmus (1969), entre d’altres.