首先成功完成核反應器鏈反應的費米認為身材高大與相貌俊美的人與智力成反比,但 他承認康普頓是例外。在康普頓一生事業中,很早就展現無比的智力。在1919他從普林斯 頓大學獲得物理學博士後不久,他到英國劍橋大學事師拉塞福以探討散射加馬射線的性質 。到了1920年代初期,他在聖路易的華盛頓大學繼續同樣的研究,惟不用加馬射線,而以 X射線作為研究對象。

  他發現X射線經由石墨散射會降低能量。他假說X射線的行為像粒子 (即光子),與石墨起碰撞後轉移其能量給石墨的電子。如將X射線視為波的一種,則此現 象無法發生。例如聲音的波長(間距)從物體的表面反射時並不會改變。這種實驗證明電磁 輻射具有粒子與波的性質,終於使他榮獲1927年諾貝爾物理獎。他的研究又轉向宇宙射線 的探討。在全球數千不同位置度量果顯示,宇宙射線的強度受到地球磁場強度的影響,也 提供確證,宇宙射線含有帶電粒子。在第二次世界大戰爆發初期,由於其聲望高而被邀出 面領導冶金實驗室。此屬於芝加哥大學的實驗室曾協助引導美國科學界的力量致力於發展 原子彈。