Treballà amb el seu pare, amb el qual descobrí una relació simple que explica el comportament dels raigs X en travessar els cristalls (llei de Bragg). Investigà amb aquest mètode diferents cristalls, molècules orgàniques, com l’hemoglobina, i els aliatges. Substituí Ernest Rutherford com a professor de la Universitat de Manchester i com a director del laboratori Cavendish de Cambridge. Rebé el premi Nobel de física juntament amb el seu pare, el 1915. És autor de The Crystalline State (1934), Electricity (1936) i Atomic Structure of minerals (1937).