Laureatosi in fisica a Torino nel 1952, dal 1954 al 1956 è alla Rochester University dove consegue il PhD in fisica. Tra il 1958 e il 1959 è al Max Planck Institut di Monaco di Baviera, dove interagisce con W. Heisenberg. Proprio a questo periodo risalgono i suoi contributi alla formalizzazione dei processi di urto di particelle ad alte energie, nei quali sviluppa il concetto di momento angolare complesso e di poli (i cosiddetti "poli di Regge") della matrice d'urto, usati poi nella fisica delle alte energie. Nel 1961 ottiene la cattedra di fisica teorica all'Università di Torino. Negli anni '60 e '70 si reca negli Stati Uniti, prima alla Princeton University e poi all'Institute for Advanced Study, di cui diventa membro nel 1964 e che lascia definitivamente nel 1979. Negli anni Sessanta, in collaborazione con J. A. Wheeler dà importanti contributi allo studio della metrica di Schwarzchild che caratterizza il buco nero, e successivamente introduce il concetto di gravità discreta. Insegna teoria quantistica della materia al Politecnico di Torino.