Especialista en immunologia i microbiologia, es doctorà a la Universitat de Harvard (1962). Treballà (1965-72) al National Institute of Health de Bethesda, i des del 1972 a la Universitat de Califòrnia; des del 1981 dirigeix la Geroge F. Hooper Resarch Foundation. El 1976, amb H.E. Varmus explicà la formació de cèl·lules oncògenes a partir de l’alteració de determinats gens que controlen la multiplicació cel·lular, descobriment pel qual reberen el premi Nobel de medicina i fisiologia el 1989.