Fiatalabb korában számtalan dolgot készített, kovácstűzhely erősítőt, vízikerék meghajtású fűrészt, kerékpárt. 13 évesen abbahagyta a középiskolát és asztalosnak állt. Tanulmányait két év múlva folytatta, majd Bostonba ment, vegyészmérnöknek tanult, majd érdeklődése a fizika felé fordult. 1895-ben fizikából diplomázott. A Smithsonian Asztrofizikai Obszervatórium alapítója Samuel Pierpont Langley munkatársakat keresett, csatlakozott munkatársnak. A napkutatás érdekében több expedíció résztvevője. 1906-ban megbízott igazgató, 1907-től 1944-ig az Obszervatórium igazgatója. 1929-ben Sugárbiológiai Laboratórium indított, hogy tanulmányozza a Nap hatástényezőit a földi körülményekre. Ezzel lerakta a biofizika alapjait. 1928-tól 1944-ig a Smithsonian Intézet ötödik titkára.
Kutatási területei
A Nap vörösön inneni sugárzását, és a Napnak a Földre jutó összes-sugárzását mérte nagy pontossággal. Meghatározta az időegység alatt a Föld felületegységre jutó napsugárzást, a napállandót (szoláris konstans). Behatóan vizsgálta a napsugárzás időbeli változását, és a változás hatását a légköri folyamatokra. Kutatásai során több olyan fogalmat határozott meg, kutatási eredményt szabadalmaztatott amelyek a mindennapi életben hasznosítható eredményt hoztak: szolár tároló, szolár melegítő, napenergia kályha.
Elismerései
1910-ben a Henry Draper-érem tulajdonosa lett. A Nap kutatásában elért kimagasló eredményének elismeréseként.
1915-től a Rumford-díj elismerés tulajdonosa. A napsugárzással kapcsolatos kutatásaiért.
