Il mit en évidence, en 1923, un processus d'interaction entre matière et rayonnement, dû à la diffusion de celui-ci par les électrons des atomes (effet Compton). Ce processus, qui se traduit par une augmentation de la longueur d'onde du rayonnement, est mis à profit notamment pour l'étude aux rayons X de la distribution électronique des atomes d'un cristal. Par la suite, Compton joua un rôle important dans l'étude des rayons cosmiques. (Prix Nobel 1927.)
