Harry Fitch Klinefelter, Jr estudió primero en la Universidad de Virginia, en Charlottesville.

[1]​ Después de graduarse, en 1937, continuó su formación en medicina interna en el Hospital Johns Hopkins.

[2]​ Inicialmente sospechó que se trataba de un trastorno endocrino, y postuló la presencia de una segunda hormona testicular, pero, en 1959, Patricia A. Jacobs y J. A. Strong (Western General Hospital y Universidad de Edimburgo) demostraron que un paciente masculino portador del fenotipo del síndrome de Klinefelter tenía un cromosoma X adicional (47 XXY).

[3]​ Más tarde, Klinefelter confirmó que la causa no era hormonal, sino cromosómica.

[4]​ Klinefelter sirvió en las Fuerzas Armadas de 1943 a 1946, luego regresó a Johns Hopkins, donde permaneció durante el resto de su vida profesional.