Thorne y su madre elaboraron cálculos para su propio modelo del sistema solar.Recibió su título de grado (Bachelor of Science) en el Caltech en 1962, y se doctoró (Ph.D.)Escribió su tesis de doctorado, Geometrodynamics of Cylindrical Systems, bajo la supervisión del relativista John Wheeler.En junio de 2009 renunció a su cátedra Feynman (ahora es emérito) para desarrollar una carrera profesional como escritor y guionista cinematográfico.Thorne se casó por segunda vez en 1984 con Carolee Joyce Winstein, profesora de kinesiología y terapia física en la University of Southern California.En parte, su trabajo se ha ocupado de la predicción sobre ondas gravitatorias y sus ritmos temporales observables en la Tierra.Estos "ritmos" observables son de gran importancia para el experimento denominado LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).Thorne ha sido un gran defensor de este experimento, que cofundó en 1984, siendo el mayor proyecto financiado por la National Science Foundation.A través del mismo se intenta discernir y medir las fluctuaciones en el espacio entre dos o más puntos estáticos; tales fluctuaciones serían la evidencia de las predichas ondas gravitatorias, según los cálculos de Thorne y otros científicos.Debido a estas investigaciones, en 2017 le fue concedido, junto a Rainer Weiss y Barry C. Barish, el premio Nobel de física, «por sus contribuciones decisivas al detector LIGO y por la observación de ondas gravitatorias».Esto se produce cuando la circunferencia crítica del aro puede contenerlo y rotar alrededor.Con su mentor John Wheeler, demostró además que era imposible la implosión para líneas cilíndricas de campos magnéticos.En 1994, publicó Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy, un libro de referencia para los no científicos por el que recibió numerosos premios.También ha recibido el título honorario de doctor en human letters por la Claremont Graduate University.Su obra posterior, Wormholes, Time Machines and the Weak Energy Condition, junto con otros trabajos, le han hecho muy popular entre los fanes de la ciencia ficción.No le importó que su trabajo fuera especulativo, y puso tanta energía en él como en otras materias.[9] Su estreno se produjo en noviembre de 2014, y finalmente fue dirigida por Christopher Nolan.