Se licenció y doctoró en química en las Universidades de Brown y de Washington.

En 1942 entró a trabajar en la empresa Borrough Wellcome, donde fue director del departamento de investigación.

Ha sido profesor de farmacología en las universidades de Brown, Duke y Carolina del Norte.

Sus principales trabajos versaron sobre el metabolismo de los ácidos nucleicos, con el fin de encontrar diferencias en el metabolismo entre células tumorales y normales así como entre bacterias y virus.

Se le concedió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en el año 1988 que compartió con James W. Black y Gertrude B.Elion,[1]​ por "el descubrimiento de importantes principios en el tratamiento con fármacos", especialmente en el campo de la quimioterapia.