Graduat (1975) i doctorat (1978) per la Universitat de Bonn amb una tesi sobre radioastronomia, en 1978-80 dugué a terme estudis postdoctorals al Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics de Cambridge, Massachusetts (Estats Units). Els anys 1980-82 feu recerca sobre espectroscòpia remota d’infrarojos a la Universitat de Califòrnia Berkeley, on exercí la docència fins el 1986, quan fou nomenat director de l’Institut Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) de Garching (Baviera, Alemanya). El 1998 fou nomenat professor honorari de la Universitat Ludwig-Maximilian de Munic, i des d’aquest any fins al 2017 fou professor del departament de física i astronomia de la Universitat de Califòrnia Berkeley. La seva aportació principal se centra en els treballs de detecció dels forats negres massius al centre de la Via Làctia predits per Roger Penrose, en els quals utilitzà i perfeccionà la tecnologia d’infrarojos. Per aquest descobriment compartí el premi Nobel de física amb Penrose i Andrea Ghez l’any 2020. Ha rebut també la Medalla Otto Hahn de la Societat Max Planck (1980), el premi Balzan (2003), la Medalla Albert Einstein de la Societat Albert Einstein (2007) i el premi Harvey del Technion Israel Institute of Technology (2014).