Graduat i doctorat (1962) per la Universitat de Califòrnia, el 1963 s’incorporà al California Institute of Technology, on s’ha dedicat principalment al desenvolupament i el disseny d’acceleradors de partícules. Investigador principal (1994) i director (1997) del Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO), ha dirigit alguns dels experiments i les observacions més rellevants en aquesta instal·lació, entre d’altres la primera detecció de la fusió de dos forats negres (2015), important en la confirmació experimental de l’existència de les ones gravitacionals. Té també una participació destacada en el projecte de l’International Linear Collider, que ha de complementar el Gran Col·lisionador d’Hadrons del CERN. Membre de diversos òrgans d’assessorament del seu país, ha rebut, entre d’altres, els premis Enrico Fermi (2016) i, el 2017, el Princesa de Asturias d’investigació científica i tècnica i el premi Nobel de física, compartits amb Kip Thorne i Rainer Weiss).