Nació un 11 de noviembre de 1934, en Nueva York. Realizó sus estudios preparatorios en la Radway High School en New Jersey. A los 20 años se graduó como físico puro y poco después obtiene su doctorado en Astronomía y Astrofísica. Apareció en la comunidad científica como un joven, cuyas conjeturas fascinaban y a su vez amenazaban lo establecido.

Participó activamente en el proyecto Mariner 4, primera sonda en llegar a Marte, en junio de 1965. Su trabajo en la NASA lo combinó como profesor en la Universidad de Harvard. Carl comenzó a colaborar con el científico soviético I. S. Shklovski para debatir científicamente la búsqueda de vida extraterrestre. Estos debates se publicaron en el libro "OVNIS: Un Debate Científico". Sin embargo la conservadora universidad de Harvard no aprobaba estas actividades y le negaron la renovación de su contrato.

Pasó entonces a la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. Se convirtió en el director del Laboratorio de Ciencias Espaciales en Cornell, puesto que junto con sus clases en dicha universidad, ocupó por el resto de su vida. En Cornell realizó numerosos experimentos acerca del origen de la vida y confirmó que las moléculas orgánicas base de la vida pueden reproducirse bajo condiciones controladas en el laboratorio.