Il étudia d'abord les processus aléatoires, en particulier le mouvement brownien. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il participa à l'élaboration de systèmes de défense antiaérienne et fut ainsi conduit à s'intéresser aux problèmes de communication et de commande. Élargissant ensuite ses réflexions à des domaines tels que la neurophysiologie, la régulation biochimique ou les ordinateurs, il fonda la cybernétique (1948). Il enseigna au Massachusetts Institute of Technology (MIT) de 1919 à 1960.
