Physicien américain né dans une famille écossaise dans l'Illinois en 1868. Il a étudié à l'Université de Berlin et Gottingen et a obtenu son doctorat à l'Université de Columbia en 1895. Étudiant, il n'a pas montré de tendance à la physique, mais a été professeur de physique dans certaines écoles à la fin des études primaires et même un doctorat quand il a obtenu son diplôme de docteur à l'Université de Chicago.
Entre 1906 et 1911, sa recherche la plus prestigieuse commença à se développer. Grâce à l'étude intitulée « L'expérience de la goutte d'huile », Milliki a réussi à mesurer la charge de l'électron.
Au microscope, l'observateur voit une goutte d'huile sans connaître la quantité d'électrons contenue dans l'huile. Millikan utilisa les rayons X pour ensuite créer le champ électrique et remarqua que cette zone touchait la goutte d'huile. Milliki pensait que le poids de la goutte d'huile et la force d'en haut qui génère la zone sur la goutte d'huile devaient être égaux, car de cette façon on peut facilement connaître la charge électrique de la goutte d'huile. S'il s'agit d'une tentative répétée, on peut connaître la valeur de la charge unitaire ; autrement dit, Milliki a réussi par cette étude à connaître la charge d'un électron : 1.6. 10-19 C environ.
En 1923, il a reçu le prix Nobel de physique en reconnaissance de la découverte de la charge de l'électron et de son travail de sensibilisation tout au long de sa carrière.
En 1921, il a repris le Laboratoire Norman Bridge à l'Institut de technologie de Californie. Là, il a pu connaître les enquêtes menées par Victor Franz Hess. Hess disait que dans l'espace se produit un rayonnement spécial et que certains rayons qui viennent à nous en sont un exemple. Millikan a appelé les rayons cosmiques et c'est la terminologie que nous utilisons depuis.
Au cours des dernières années de sa vie, il a étudié le type de rayonnement dans les différentes couches de l'atmosphère. Pour cela, il organisa de nombreuses expéditions à travers le monde, les plus connues étant celles réalisées en Inde et en Australie. En outre, il a été représentant des États-Unis dans les commissions de coopération scientifique entre 1922 et 1932.
Il avait 85 ans quand en 1953 Herio est allé chercher la Californie.