Graduat (1952) i doctorat (1956) pel Massachusetts Institute of Technology, fou professor a la Universitat de Stanford, on del 1984 al 1999 estigué al capdavant de l’Stanford Linear Accelerator Center de Califòrnia. En aquest càrrec, dissenyà l’accelerador de partícules SPEAR (Stanford Positron-Electron Asymmetric Ring), amb el qual el 1972 descobrí una nova partícula atòmica elemental, la J/ψ (psi). Per aquest descobriment rebé el premi Nobel de física el 1976, compartit amb Samuel ChaoTing, el qual, independentment, havia fet la mateixa troballa. El 2012 rebé també els premis Enrico Fermi i la Medalla Nacional de la Ciència dels Estats Units.