1970年畢業於羅切斯特大學，獲數學學士和物理學學士學位，1976年獲加州大學柏克萊分校物理學博士學位，留校做了兩年博士後研究，1978年到貝爾電話實驗室工作。
1983年任該實驗室量子電子學研究部主任。1987年任美國史丹福大學物理學教授，1990年任該校物理系主任。朱棣文設計一種新型的電子能譜儀後，與同事阿什金博士和技術員一起發明了著名的「激光鑷子」。
1993年6月被選為美國國家科學院院士。
2004年6月被任命為位於加州的美國能源部下屬的勞倫斯柏克萊國家實驗室主任。
