Després de prendre part en la guerra de Corea es graduà el 1950 a l’Illinois Institute of Technology, on també obtingué el màster (1957). Incorporat a l’empresa Motorola, el 1960 participà en el desenvolupament dels rellotges de quars, i el 1973, a partir dels radiotransmissors cel·lulars en vehicles, construí el primer telèfon mòbil (DynaTAC), que posteriorment anà perfeccionant i reduint-ne les dimensions fins a crear-ne la primera versió comercial el 1983. Aquest mateix any fundà una empresa pròpia, Cellular Business Systems, que el 1986 vengué. El 1992 creà una nova empresa, ArrayComm, dedicada a la recerca per a millorar l’eficiència dels sistemes de telecomunicacions. Ha formulat també l’anomenada llei de Cooper, segons la qual la quantitat d’informació transmesa en un espectre de freqüència es duplica cada trenta mesos des que G. Marconi patentà la telegrafia sense fil (1837). Ha rebut nombrosos premis, entre els quals el Wharton Infosys Business Transformation Award (1995) i el Príncep d’Astúries de tecnologia el 2009 (compartit amb R. S. Tomlinson).