Английский физик, автор многих изобретений. 

В 1829 году запатентовал музыкальный инструмент концертину.

В 1837 году в соавторстве с Уильямом Куком получил патент на электромагнитный телеграф и создал первую действующую телеграфную линию в Англии. Это был так называемый стрелочный телеграф: стрелка на приёмнике показывала буквы алфавита, расположенные по окружности наподобие цифр в часах.

В 1843 году предложил устройство для измерения сопротивления — измерительный мост, известный также как мост Уитстона, или мост Витстона. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста. Кроме того, для быстрого и удобного уравновешивания моста Уитстон сконструировал три типа реостатов.

В 1854 году изобрел биграммный шифр, который, будучи изобретением Уитстона, тем не менее стал известен как шифр Плейфера.

Является изобретателем стереоскопа — аппарата для просмотра трёхмерных изображений.