올드 뉴잉글랜드 이주민의 후손으로 매사추세츠 케임브리지에서 태어났다. 하버드 대학교에서 학사(1904), 석사(1905), 박사(1908)를 마치고 그곳에서 물리학 교수로 재직했다. 초고압 기법의 개발과 고온고압에서 물성에 관한 개척자적 연구로 1946년 노벨 물리학상을 받았다. 『현대 물리학의 논리』(1927)와 이 책에서 비롯된 ‘조작주의’ 사상은 당시 비엔나 서클을 중심으로 확산되던 논리실증주의와 밀접한 교감을 가지면서 20세기 중반 자연과학 외 심리학, 경제학, 경영학, 교육학 등 사회과학 전 분야에 깊은 영향을 주었다. 처음에는 논리실증주의 안에서 해석되었고 최종적으로는 논리경험주의에 흡수된 조작적 관점은 개념의 명확함과 정교함을 위한 방법론 중 하나로 이해된다. 그는 과학, 사회, 지성에 대한 자세로서 개인의 지적 성실성과 정직성을 강조했고, 이 입장을 전체주의 국가의 과학자 방문을 금지한 1939년 ‘한 물리학자의 선언’과 1955년 반전반핵과 인류 평화를 위한 ‘러셀-아인슈타인 선언’에 참여한 지식인 11인의 서명으로 실천한다. 저서로 「차원 분석」(1922), 「열역학 공식집」(1925), 『현대 물리학의 논리』(1927), 「고압물리학」(1931), 「금속 전기현상의 열역학」(1934), 「물리 이론의 본질」(1936), 「지성적 개인과 사회」(1938), 「열역학의 본질」(1941), 「한 물리학자의 회고」(1950/55), 「우리 물리 개념의 본질」(1952), 「세상 그대로」(1959)가 있고, 사후 출판된 「한 교양인의 상대론 입문서」(1962), 7권의 「실험논문 총서」(1964)가 있다.

서울대학교 물리교육과에서 학사, 같은 대학교 물리학과 대학원에서 고체물리이론으로 석사학위를 받고 박사과정을 수료했다. 독일학술교류처의 지원으로 독일 뒤스부르크-에센 대학교 물리학과에서 물리교육으로 박사학위를 받았다. 1996년부터 현재까지 청주교육대학교 과학교육과 교수로 있다. 번역서로 볼프강 뷔르거의 『달걀 삶은 기구의 패러독스』(도서출판 성우), 도널드 맥크로리의 『하늘과 땅의 모든 것. 훔볼트 평전』(도서출판 알마), 한국연구재단의 학술명저번역 발터 쇨러의 『과학교육의 사상과 역사. 17-19세기 독일 과학교육의 성장과 발전』(한길사)이 있다.