Forma-se em engenharia química em 1922, na Universidade Estadual do Oregon, e especializa-se em físico-química no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), em Pasadena, em 1925. Durante os anos 30, estuda as distâncias entre os átomos e dá uma contribuição fundamental para o conhecimento das forças de ligação entre as moléculas.
Em A Natureza das Ligações Químicas e aEstrutura de Moléculas e Cristais (1939), demonstra as leis que regem a estabilidade do átomo por meio da Teoria da Valência. A investigação sobre a estrutura molecular por meio de raios X revoluciona tanto a Química inorgânica quanto a Bioquímica.
Ganha o Prêmio Nobel da Paz por combater sistematicamente a proliferação de armas nucleares e os testes nucleares e por lutar pela redução do arsenal nuclear. Morre em Big Sur, Califórnia.