Estudià a la Universitat de Columbia (Nova York) i a la Johns Hopkins School of Medicine (Baltimore), on es llicencià l’any 1970. Actualment és professor de patologia i bioquímica a la Universitat de Columbia i investigador del Howard Hughes Medical Institute. Ha obtingut, entre altres guardons, el premi de la New York Academy of Sciences (1984), el premi Lounsbery de la National Academy of Sciences (1989) i el premi Bristol-Mayers Squibb, pels seus treballs en el camp de les neurociències (1998). La seva activitat de recerca està orientada a conèixer la manera com la informació sensorial es representa en el cervell. L’any 1991, treballant amb Linda B.Buck, descobrí una família d’uns mil gens codificadors dels receptors de l’olfacte que originen un nombre similar de tipus de receptors olfactoris situats a les cèl·lules de la mucosa olfactòria, dins les fosses nasals. A partir de l’estimulació d’aquests receptors per una substància olorosa, es formen diversos patrons que permeten poder reconèixer i emmagatzemar en la memòria més de 10 000 olors diferents. Per aquest descobriment rebé l’any 2004 el premi Nobel de medicina i fisiologia, juntament amb Linda B.Buck.