Es considerado el único científico en la historia íntimamente asociado con el descubrimiento y la subsiguiente investigación de una partícula elemental.

Ingresó en el Stevens Institute of Technology para continuar sus estudios de ingeniería científica, y allí, su interés por la música -que ya se había manifestado durante su niñez- le hizo replantearse su carrera, considerando seriamente la posibilidad de hacerse cantante lírico de forma profesional.

[2]​ Doctorado por la Universidad de Nueva York en 1944, se especializó en física nuclear.

En 1944-59 trabajó en el laboratorio de Los Álamos, Richard Feynman lo reclutó para unirse al Proyecto Manhattan.

En 1956, Reines y Clyde Cowan confirmaron experimentalmente la existencia del neutrino.