Cowgill se formó inicialmente como físico en las universidades Stanford e Iowa, donde obtuvo los grados de Bachellor y Master of Science en 1952 y 1954 respectivamente.
Entre sus intereses científicos se encuentra el análisis comparativo de las sociedades urbanas y la interrelación entre los individuos que las forman con el medio ambiente en que se desarrolla la vida urbana.
Su tesis doctoral, presentada en Harvard en 1963, versaba sobre la sociedad maya del Posclásico.
Posteriormente participó con Saburo Sugiyama y Rubén Cabrera en otra temporada de excavaciones que permitieron comprobar que el estado teotihuacano se valió también de medios militares para sostenerse e imponerse a otras sociedades mesoamericanas.
Estos descubrimientos ayudaron a modificar radicalmente la visión predominante de Teotihuacán como un estado teocrático y pacífico.