Graduat en medicina a la Universitat de Witwatersrand, des del 1951 fou professor a la Wits Medical School d’aquesta universitat, on es doctorà en medicina, genètica i paleoantropologia. Amplià estudis als EUA i a la Gran Bretanya, però retornà a la Wits Medical School, on desenvolupà tota la seva trajectòria professional.
L’any 1959 succeí el seu mestre Raymond Dart en la càtedra d’anatomia. El 1967 publicà la descripció de la mandíbula fòssil que Louis i Mary Leakey havien exhumat el 1959 a Olduvai, pertanyent a l’espècie actualment anomenada Australopithecus boiseii , informe que marcà un model a seguir en la disciplina paleoantropològica. En la seva llarga col·laboració amb el matrimoni Leakey, seguí reconstruint un gran nombre de cranis i parts anatòmiques d’homínids africans.
Entre les seves aportacions més importants hi ha també la descripció i identificació de l’espècie Homo habilis i l’impuls a les excavacions de Sterkfontein, a Sud-àfrica, un dels principals jaciments d’homínids fòssils del món. Publicà un gran nombre de llibres i monografies. Hom pot esmentar Chromosomes, Sex-Cells and Evolution in the Gerbil (1956), Olduvai Gorge Series (1991) i l’autobiografia Into the Past (2006). Manifestà sempre una activa oposició al règim de segregació racial de l'apartheid vigent a Sud-àfrica del 1948 al 1993.