Gimnazjum ukończył w Odessie, po czym wyjechał do Stanów Zjednoczonych, gdzie studiował w Rutgers College w New Jersey.
W 1952 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za odkrycie streptomycyny, pierwszego antybiotyku skutecznego w zwalczaniu gruźlicy.
Był autorem lub współautorem ponad 400 artykułów naukowych, 14 broszur naukowych i 28 książek.
Studiował na Uniwersytecie w Getyndze i Uniwersytecie Ludwika i Maksymiliana w Monachium
W 1925 roku wraz z Jamesem Franckiem otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za ich odkrycie praw rządzących zderzeniami elektronu z atomem.
Pochodził ze zasymilowanej rodziny żydowskiej. Ukończył studia medyczne. Był wykładowcą w Państwowym Instytucie Pedagogiki Specjalnej i Wolnej Wszechnicy Polskiej.
W latach 1905–1912 pracował w Szpitalu Dziecięcym Bersohnów i Baumanów. W 1912 roku został dyrektorem nowo otwartego żydowskiego sierocińca przy Krochmalnej/Jaktorowskiej w Warszawie, utrzymując pod swoją opieką około 85 dzieci. Rozwijał eksperymentalne metody wychowawcze: jego sierociniec funkcjonował jako „Republika Dziecięca” z samorządem, sądem dla dzieci, kasą kredytową, notariuszem i własną gazetą – „ Mały Przegląd ”, wydawaną w latach 1926–1939 i redagowaną przez same dzieci.
Był autorem ponad 20 książek i ponad 1400 artykułów , w tym znanych powieści dla dzieci, takich jak „Król Maciuś Pierwszy” i „Kajtek czarodziej” .
Zginął w Treblince wraz z około 200 dziećmi w komorze gazowej.