La seva família emigrà als Estats Units fugint dels nazis i cresqué a Nova York. Graduat (1955) i doctorat (1962) pel Massachusetts Institute of Technology, després d’una etapa com a professor ajudant a la Universitat de Tufts i com a investigador associat a la de Princeton, l’any 1964 retornà al MIT, on desenvolupà tota la seva carrera acadèmica. Els seus camps d’investigació se centren en la física atòmica, la física del làser i l’astrofísica. Prengué part en els treballs de mesurament de la radiació còsmica de fons, i fou un dels cofundadors de la missió espacial COBE-NASA, que entrà en òrbita el 1989, i codissenyà (1972) el Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO). Aquestes aportacions contribuïren decisivament a la confirmació empírica de les ones gravitacionals. Rebé, entre d’altres, els premis Gruber (2006, compartit amb John C. Mather), Einstein (2007, compartit amb Ronald Drever), Kavli (2016) i, el 2017, el Princesa de Asturias de ciència i tecnologia i el premi Nobel de física (ambdós compartits amb Kip Thorne i Barry C. Barish).