Estudià biofísica a la Universitat de Rochester, i es graduà el 1943, i posteriorment en medicina a la Universitat de Harvard el 1946. Després d’uns anys de recerca amb Linus Pauling, Max Delbrück i John Enders, durant el servei militar (1950) descobrí l’origen de la mortalitat associada a una febre hemorràgica entre els soldats dels EUA a Corea del Sud. Fins a mitjan anys cinquanta treballà per al Centers for Disease Control (CDC), i posteriorment amb F. Macfarlane Burnet al Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research de Melbourne. El 1957 fou enviat a Nova Guinea a investigar una malaltia que cursava amb deteriorament del sistema nerviós fins a la mort (kuru), de la qual identificà l’origen en unes proteines als cervells afectats (classificades el 1974 com una forma de prió) ingerides durant cerimònies de canibalisme funerari de la tribu dels Fore, entre els quals es donava aquest trastorn. Per aquest descobriment li fou atorgat el premi Nobel el 1967 (compartit amb B.S. Blumberg). El 1996 fou sentenciat a 19 mesos de presó per pederàstia durant les seves estades a Nova Guinea i entre els 56 nois que adoptà i envià als EUA, un dels quals testificà contra ell. Després de la condemna, visqué a Amsterdam i a Noruega.