Doctorat el 1957 a la Universitat de Berkeley, el 1958 ingressà a la Universitat de Rice (Houston), on fou professor des del 1967. El 1985, juntament amb H. Kroto i R. Smalley, descobrí una agrupació estable de 60 àtoms de carboni, que el portaren a una sèrie d’investigacions que culminaren amb el descobriment dels ful·lerens, pel qual rebé el premi Nobel de química el 1996.