Bioquímico estadunidense nascido em Urbana, Illinois, membro do grupo que primeiro sintetizou a penicillina (1947), na Cornell University Medical School e vencedor do Prêmio Nobel em Fisiologia ou Medicina (1968), com o químico indiano naturalizado estadunidense Har Gobind Khorana, da University of Wisconsin, Madison, WI, e o bioquímico estadunidense Marshall Warren Nirenberg, do National Institutes of Health, Bethesda, MD, por seus estudos independentes sobre o código genético. 

Filho de Harry e Minerva Nirenberg, sua família mudou-se para Orlando, Florida (1939), onde desde cedo interessou-se por biologia. Recebeu um B. Sc. (1948) e um M. Sc.(1952) em Zoologia da University of Florida, em Gainesville. Interessou-se por bioquímica e recebeu o Ph.D. (1957) do Department of Biological Chemistry, da University of Michigan, orientado pelo Dr. James Hogg. Fez pós-doutorado (1957-1959) no National Institutes of Health como um fellow da American Cancer Society, trabalhando com os professores DeWitt Stetten Jr. e William Jakoby. 

Pesquisando sobre DNA, RNA e proteínas, no ano seguinte foi Fellowship no Public Health Service e tornou-se (1960) pesquisador em bioquímica da Section of Metabolic Enzymes, chefiada pelo Dr. Gordon Tompkins, no National Institutes of Health.

Casou-se (1961) com Perola Zaltzman, química da Universidade do Rio de Janeiro, Brasil, posteriormente bioquímica do National Institutes of Health, e no ano seguinte (1962) tornou-se chefe da Section of Biochemical Genetics, no mesmo N.I.H. 

Foi professor na Cornell University (1964-1969) e pesquisador no Salk Institute for Biologic Studies, La Jolla, California (1968). Morreu em Los Gatos, California, como o primeiro cientista a determinar a seqüência de subunidades como um ácido nucleico.