Es doctorà a la Universitat de Princeton. Fou professor de física a l’institut Carnegie de tecnologia (1911-17) i a la Universitat de Virgínia (1937). Investigà en el camp de l’emissió termoiònica dels metalls i fou un dels capdavanters de la microscòpia electrònica. Estudià, juntament amb L.H.Germer, la difracció dels electrons lents en incidir damunt els metalls ( experiment de Davisson-Germer ). El 1937 li fou concedit el premi Nobel de física pels seus treballs sobre la difracció electrònica, que compartí amb sir George Thomson.