Haworth s'inscrit à l'université de Manchester pour étudier la chimie après avoir travaillé dans l'usine de linoléum dirigée par son père, et ce malgré la forte désapprobation de sa famille. Il se rend en 1909 à Göttingen dans le laboratoire d'Otto Wallach (lauréat du prix Nobel de chimie en 1910), où il obtient son doctorat en 1910.
En 1911, il obtient un poste de démonstrateur à l'Imperial College de Londres. Il se rend en 1912 à Saint Andrews comme maître de conférence, puis à Durham en 1920. En 1925, il devient professeur et directeur du département de chimie de l'université de Birmingham, où il reste jusqu'à sa retraite en 1948.
Les premières recherches de Haworth concernent la structure des terpènes et les glucides. En 1928, il a confirmé ou déterminé la structure d'un grand nombre de sucres. En 1934, il parvient à synthétiser pour la première fois la vitamine C alors qu'il travaille sous la direction du chimiste Edmund Hirst.
(en) Biographie sur le site de la fondation Nobel (le bandeau sur la page comprend plusieurs liens relatifs à la remise du prix, dont un document rédigé par la personne lauréate — le Nobel Lecture — qui détaille ses apports)