Estudià als EUA i obtingué el grau de doctor en ciències físiques per la Universitat de Colúmbia l’any 1962. Treballà als laboratoris de la Bell Telephone de Nova Jersey, on fou membre de l’equip tècnic del laboratori, i del 1972 al 1974 fou cap del departament d’investigacions en radiotècnica, i l’any 1974 fou nomenat cap d’investigacions en radioastronomia.
Entre els seus treballs més importants cal destacar el descobriment, en col·laboració amb Robert W. Wilson, de la denominada radiació cosmològica universal, de la qual establiren molt acuradament totes les seves característiques una vegada coneguda la seva interpretació teòrica. A més, col·laborant sempre amb Wilson, ha estudiat els núvols moleculars del medi interestel·lar, que han obert noves vies d’investigació dins el camp de la radioastronomia. L’any 1978 rebé el premi Nobel de física, que compartí amb Wilson i el físic rus P’otr Leonidovič Kapica.