10 de septiembre de 1892, en Wooster, Ohio (Estados Unidos) – 15 de marzo de 1962 en Berkeley, California (Estados Unidos)
De familia académica, su padre fue decano de la Universidad de Wooster, su hermano mayor obtuvo el doctorado en Filosofía en la Universidad de Princeton y fue presidente del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) de 1930 a 1948, su otro hermano obtuvo un doctorado en Economía también en Princeton y fue presidente del State College of Washington. Arthur Compton estudió su maestría en artes en la Universidad de Princeton y después estudió para su doctorado de física bajo la supervisión de Hereward L. Cooke, sobre “La intensidad de la reflexión de los rayos X y la distribución de los electrones en los átomos”.
Cuando obtuvo su doctorado, él y sus dos hermanos se convirtieron en el primer grupo de hermanos en obtener un doctorado y, más tarde, se convertirían en el primer trío de este tipo en dirigir simultáneamente universidades estadounidenses.
En 1919, recibió una de las dos primeras becas del Consejo Nacional de Investigación que el permitió ir al Laboratorio de Cavendish de la Universidad de Cambridge en Inglaterra. Trabajando con George Paget Thomson, hijo de Joseph. J. Thomson, Compton estudió la dispersión y absorción de los rayos gamma. Compton quedó muy impresionado por los científicos de Cavendish, especialmente con Ernest Rutherford, Charles Galton Darwin, y Arthur Eddington. Por ello, su segundo hijo lleva los nombres de Thomson.
En 1923, fue profesor de física de la Universidad de Chicago. Durante su estancia en esta universidad, Compton dirigió el Laboratorio Metalúrgico en que se produjo la primera reacción nuclear en cadena dentro del Proyecto Manhattan.
En 1923, usó rayos X para investigar el ferromagnetismo, concluyendo que era el resultado de la alineación de los espines de los electrones y estudió los rayos cósmicos, descubriendo que estaban compuestos principalmente por partículas cargadas positivamente. Sus estudios de los rayos X le llevaron a descubrir el "Efecto Compton", por el que el cambio de la longitud de onda de la radiación electromagnética de alta energía al ser dispersada por los electrones. Éste confirmaba que la radiación electromagnética tiene propiedades tanto de onda como de partículas, un principio importante de la teoría cuántica.
Causó un gran revuelo en su época ya que la naturaleza ondulatoria de la luz había sido muy bien demostrada, pero la idea de que la luz tenía propiedades tanto de onda como de partícula no fue fácilmente aceptada.
En 1927, compartió el Premio Nobel de Física con el físico británico Charles Wilson, por su descubrimiento del efecto Compton y por sus investigaciones de los rayos cósmicos, de la reflexión, la polarización y los espectros de los rayos X.
Por la misma causa, fue galardonado en 1940, con la Medalla Hughes, concedida por la Royal Society.
Desde 1945 hasta 1953, fue rector de la Universidad de Washington y después fue catedrático de Filosofía Natural. Durante su mandato, la universidad separó formalmente sus divisiones de pregrado, nombró a su primera profesora titular e inscribió a un número récord de estudiantes después de que los veteranos de guerra regresaran a los Estados Unidos.
Compton murió de una hemorragia cerebral, a los 69 años, en Berkeley, California, y fue enterrado en el cementerio de su ciudad natal.
