Graduat el 1922, el 1927 anà al Cavendish Laboratory de Cambridge i treballà amb Rutherford en recerca nuclear. Hi descobrí el triti i les reaccions del deuteri, base de la física termonuclear. Professor a la Universitat de Birmingham (1937), durant la Segona Guerra Mundial treballà en aplicacions militars: ideà el magnetró de cavitat ressonant que, gràcies a l’emissió d’ones radioelèctriques molt curtes, augmentà avantatjosament la capacitat de detecció de l’aviació enemiga. La seva contribució al projecte Manhattan fou central, ultra pels descobriments fets a Cambridge, per la seva col·laboració amb E.D.Lawrence. Contrari a l’atac d’Hiroshima i Nagasaki amb bombes atòmiques, esdevingué un pacifista destacat i el 1957 fou un dels fundadors de l’organització Pugwash. El 1953 fou construït a Birmingham un sincrotró de protons dissenyat per ell deu anys abans. El 1950 retornà a Austràlia i hi fundà l’Escola de Recerca de Ciències Físiques i l’Acadèmia Australiana de Ciències. El 1959 fou creat sir i en 1971-76 fou governador de l’estat d’Austràlia Meridional.