Роберт Милликен, сын священника из Иллинойса, получил в 1891 году в колледже Оберлин (Огайо) степень бакалавра по языкам, философии, истории и искусству Древней Греции и Древнего Рима. Однако затем его научная карьера совершила неожиданный кульбит, о причинах которого он позже писал так:

«В последний год обучения мой преподаватель по греческому попросил меня прочесть в следующем году курс по элементарной физике для студентов подготовительного отделения в следующем году. Я сказал, что практически не разбираюсь в физике, но он ответил: "Любой, кто смог получить у меня хорошую отметку по греческому, может преподавать физику". "Хорошо, — сказал тогда я, — Я попробую, под вашу ответственность, и посмотрю, что из этого получится"».

Получилось отлично: по его собственному признанию, Милликен, начав разбираться в физике, не на шутку увлекся этой наукой, и заражал учеников своим энтузиазмом. «Не думаю, что я когда-либо преподавал лучше, чем во время того моего первого курса по физике в 1889 году», — говорил он.

Уже в 1896 году Роберт получил степень доктора физики в Колумбийском университете. После этого он поработал в университетах Берлина и Геттингена, а затем вернулся в США, где стал профессором физики в университете Чикаго.

Научная работа Роберта Милликен касалась в основном изучения фотоэлектрического эффекта и измерения заряда электрона, за что ему в 1923 году присудили Нобелевскую премию. Кроме того, он занимался изучением космических лучей.