Doctorat en bacteriologia i immunologia per la Universitat de Harvard (1970) i professor a la Universitat de Missouri des del 1975, la seva aportació principal és el desenvolupament d’una tècnica biotecnològica anomenada phage display, amb la qual s’insereixen seqüències de proteïnes en un bacteriòfag amb la finalitat d’identificar gens. El 2018 rebé el premi Nobel de química, compartit amb Frances Arnold i Gregory Paul Winter.