Родился 20 декабря 1901 года в Таскалусе (штат Алабама). В 1922 году окончил университет штата Алабама по специальности машиностроение. Совершенствовал знания в Сорбонне и в Оксфорде, где учился, как лауреат стипендии С. Родса. В 1929 — 1931 годах работал в Принстонском университе, а в 1931 — 1960 годах — в Массачусетсском технологическом институте.

Вёл научные исследования в области ядерной физики и техники ускорителей элементарных частиц. В 1931 году изобрёл высоковольтный электростатический генератор (генератор Ван де Граафа), принцип действия которого разработал в 1929 году. В 1932 — 1933 годах спроектировал и построил генератор на 1 МВ с диаметром сфер по 4,5 м. В 1936  году построил самый большой из традиционных генераторов постоянного напряжения. Выдвинул идею тандемного ускорителя и к 1958 построил первый тандемный ускоритель отрицательных ионов.

Умер 16 января 1967 года