Realitza els estudis a la Universitat de Washington i a la Harvard University. Els seus treballs d’investigacio, portats a terme a la multinacional Burroughs Wellcome des del 1942 i, des del 1945, realitzats juntament amb G. B. Elion, s’han centrat en l’estudi del metabolisme dels acids nucleics i, especialment, en el coneixement de les diferencies existents entre el metabolisme de les cel·lules normals i el de les cel·lules canceroses. Els resultats dels treballs van fer possible el descobriment i la sintesi de substancies com ara els antitumorals 6-mercaptopurina i tioguanina, immunosupressors (azatioprina), antibacterians (trimetoprim) i antivirics (aciclovir i AZT). Rebe el premi Nobel de medicina i fisiologia (compartit amb G. B. Eliot i J. W. Black).