Figlio di un professore di letteratura sacra, appartenente ad una famiglia di emigranti inglesi, nel 1854 si iscrisse alla Yale University (dove poi, dal 1871, insegnò matematica).
Nel 1863 ottenne il primo dottorato in ingegneria. È da considerare tra i fondatori della moderna chimica fisica, le cui basi si possono riscontrare nella sua opera "On the equilibrium of heterogeneus substances".
