1917年获美国麻省理工学院（MIT）学士学位，1921年获美国芝加哥大学(The University of Chicago)物理化学博士学位。1921～1925年，在全国研究理事会任职。1926～1928年执教于纽约大学，后回芝加哥大学，历任物理学教授、物理学和化学教授。 1956～1961年为特级教授。1961年退休。

马利肯主要从事结构化学和同位素方面的研究 。 他在1932年提出了分子轨道理论：将分子看成一个整体，分子轨道由原子轨道组成。1952年又用量子力学理论来阐明原子结合成分子时的电子轨道，发展了他的分子轨道理论。分子轨道理论对于处理多原子π键体系，解释离域效应和诱导效应等方面的问题，都能更好地反映客观实际，可解决价键理论所不能解决的问题。1922年他还分离了汞的同位素，并研究了同位素的分离方法。马利肯因研究化学键和分子中的电子轨道方面的贡献而获得1966年的诺贝尔化学奖。他还曾获得路易斯奖章、吉布斯奖章等。