Odkrył lizozym i penicylinę. W czasie I wojny światowej był lekarzem w korpusie medycznym, co pogłębiło jego zainteresowanie infekcjami i ich leczeniem.
W 1945 roku wraz z Ernstem Chainem i Howardem Floreyem otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny za odkrycie penicyliny i jej leczniczego działania w różnych chorobach zakaźnych.
Zmarł 11 marca 1955 roku, jego grób znajduje się w katedrze św. Pawła w Londynie – co jest wielkim wyróżnieniem w Wielkiej Brytanii.
Znany jest przede wszystkim z odkrycia dwóch pierwiastków chemicznych: palladu i rodu. Jego prace miały ogromne znaczenie dla rozwoju chemii analitycznej, fizyki światła i metalurgii platynowców.
Początkowo kształcił się na lekarza, uzyskując stopień doktora medycyny, porzucił jednak ten zawód na rzecz kariery naukowej. Na jego cześć nazwano kryształ - Wollastonit, którego odkrycia dokonał.
Otrzymał prestiżowy Medal Copleya - przyznawany przez Towarzystwo Królewskie w Londynie za wybitne osiągnięcia naukowe.