Es doctorà en química a la Universitat de Basilea l’any 1964. Des del 1969 és professor a l’Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) de Zuric. Actualment és catedràtic de biofísica a l’ETH i professor visitant de biologia estructural a l’Scripps Research Institute de La Jolla (Califòrnia). En els seus treballs del principi dels anys vuitanta, desenvolupà un mètode general per a la determinació sistemàtica d’uns punts de referència en les molècules de proteïna, mitjançant tècniques de ressonància magnètica nuclear (RMN). A més, també proposà un algorisme per a determinar l’estructura tridimensional de les proteïnes a partir de la mesura de distàncies internuclears mitjançant experiments d’RMN. La importància dels seus treballs rau en el fet que aquests experiments es realitzen en solució, un entorn molt similar al que hi ha al medi intracel·lular. L’any 2002 rebé el premi Nobel de química, que compartí amb el japonès Koichi Tanaka i el nord-americà John B.Fenn.