Jest profesorem fizyki i profesorem biologii molekularnej i komórkowej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Prowadził prace nad rozwojem dziedziny mikroskopii fluorescencyjnej i mikroskopii lokalizacyjnej fotoaktywowanej.
W 2014 roku, wspólnie ze Stefanem W. Hellem i Williamem Moernerem otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za rozwój mikroskopii fluorescencyjnej wysokiej rozdzielczości.
31 maja 2016 roku papież Franciszek mianował go członkiem Papieskiej Akademii Nauk.
