Graduat en física a la Universitat d’Arizona l’any 1989, es doctorà a la Universitat de Harvard el 1993. Féu estudis postdoctorals al Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics fins el 1995, que s’incorporà al Mount Stromlo Observatory de Canberra (Austràlia).
El 1994 creà el programa High-Z SN Search, que dirigí, per a l’estudi i el mesurament de l’expansió de l’univers. L’any 1998, conjuntament amb el Supernova Cosmology Project, liderat per Saul Perlmutter, el seu equip identificà evidències d’una acceleració en l’expansió de l’univers, a partir d’un estudi dirigit per Adam Guy Riess. Per aquesta descoberta li fou atorgat l’any 2011 el premi Nobel de Física, que compartí amb Perlmutter i Riess. Amb aquests compartí també els premis Shaw (2006) i Gruber (2007) d’astronomia.