Nació en Logan, Utah. Creció en un entorno académico (sus padres eran científicos). Obtuvo la licenciatura en Caltech y el doctorado en Princeton bajo la dirección de John Wheeler. Desde 1967 hasta su jubilación fue profesor del Instituto de Tecnología de California. Junto con Rainer Weiss y Ronald Drever fundó el proyecto LIGO en la década de 1980. Premio Nobel de Física en 2017 (compartido con Weiss y Barish). También conocido por ser coautor del libro de texto 'Gravitación' (con Misner y Wheeler) y asesor científico de la película 'Interstellar'.