Muda-se para os Estados Unidos com 2 anos de idade. Estuda ciências na Academia Naval de Annapolis, em Maryland, e passa dois anos na Europa, especializando-se em ótica. De volta aos EUA, dá aulas na Academia Naval e desenvolve o interferômetro, aparelho que lhe permite pesquisar a velocidade da luz. Chega ao primeiro valor - 299.853 quilômetro por segundo - em 1887, com a colaboração do químico americano Edward Morley nos experimentos.
Encontra-se na chefia do departamento de física da Universidade de Chicago quando se torna o primeiro cientista norte-americano a receber o Prêmio Nobel da área, em 1907. Morre sem conhecer a avaliação de seus últimos testes, que em 1933 indicariam novo valor para a velocidade da luz. A medida - 299.774 quilômetro por segundo - é apenas 2 quilômetro por segundo superior ao valor definitivo, conhecido apenas na década de 70.