1868年3月22日，密立根出生在美国伊利诺斯州的莫里森镇。他父亲是一位牧师。1885年他进入奥伯林学院，在那里直到获得硕士学位。1893年进入哥伦比亚大学，并在那里获得了博士学位。他于1895年来到柏林大学和哥廷根大学工作了一年，随后就接受了芝加哥大学的聘书，在瑞厄森实验室做助教。从 1907年起，他开始研究电子的电荷，并在几年后得到了非常精确的结果。1910年，他被芝加哥大学任命为教授。1916年，他通过实验证明了爱因斯坦的光电效应公式，并直接确定了普朗克常数值。
     密立根的名望是由于他的油滴实验而建立起来的，密立根油滴实验的原理很简单，在两块水平放置的金属板之间，喷入悬浮的油滴，用显微镜观察它的运动。在极板间未加上电场时，油滴在重力和空气阻力作用下匀速下落。由于喷嘴在喷出油滴的时候，摩擦会使油滴带电，因此，油滴会在电场力、重力和空气阻力的作用下作匀速运动。在未加电场时，重力和空气阻力达到平衡，即 密立根油滴实验说明，电荷是分离化的，它具有最小结构单元，即基本电荷。现在知道，电子就是一个基本带电单元，而质子也带一个基本电荷。密立根成功地精确测定基本电荷而获1923年诺贝尔物理学奖。