Pagó la mitad de, sus estudios con una beca y la otra mitad trabajando como asistente de matemáticas en el Tufts College (Universidad de Harvard). Tras graduarse, trabajo para la General Electric siendo luego despedido por un accidente industrial en su planta.
Regreso a Tufts College en 1914 como profesor auxiliar y en 1915 ingresó en el MIT (Massachussets Institute Tecnology), en donde obtuvo su doctorado.
A final de la guerra volvió al MIT para dedicarse al desarrollo de computadoras, desarrollando en 1927 su primera máquina analógica para resolver ecuaciones. En 1930 desarrolló el Analizador Diferencial compuesto por amplificadores mecánicos y un motor eléctrico, y capaz de la resolución de ecuaciones diferenciales, mejorándolo en 1935 con una versión cuyos componentes eran electromecánicos (tubos electrónicos y relés electromagnéticos), y la entrada de instrucciones a través de tarjetas perforadas.
Obtuvo en 1943 la medalla Edison, por sus estudios de Ingeniería Eléctrica. En 1945 la Medalla de la Academia de la Ciencia. En 1963 la Medalla Nacional de la Ciencia entre muchos otros reconocimientos.
En 1947 es nombrado director de AT&T y en 1948 director de Merck and Co.