Laureatosi in Biologia nel 1927 all'Università di Ginevra, dopo aver conseguito il dottorato con una tesi in zoologia e anatomia comparata, entrò nel dipartimento di chimica dell'Institut Pasteur di Parigi. Qui conobbe Filomena Nitti, figlia dell'economista e uomo politico Francesco Saverio, che diventerà sua moglie nonché stretta collaboratrice. Nel 1947, su invito di Domenico Marotta, si trasferì all'Istituto Superiore di Sanità a Roma, fondando il Laboratorio di Chimica Terapeutica. Per l'importanza delle sue ricerche gli venne conferito il premio Nobel per la Medicina e la Fisiologia nel 1957. Tra il 1964 ed il 1969 fu a Sassari come docente di farmacologia all'Università di Sassari. Quindi rientrò a Roma come direttore del Laboratorio di psicobiologia e psicofarmacologia del CNR. Tra il 1971 ed il 1982 fu quindi professore di psicobiologia all'Università di Roma.