生于纽约，卒于纽约。跟随T.H.摩尔根从事果蝇的遗传学研究，1916年获哥伦比亚大学哲学博士学位。1920～1932年任得克萨斯大学副教授和教授。1931年被选为美国国家科学院院士。1932～1964年在德国、苏联、英国和美国从事研究工作或任大学教授。1911～1916年，马勒是摩尔根果蝇小组的一个重要成员，他的主要工作是研究果蝇的遗传交换，这是染色体遗传学说的重要基础，其内容已概括在果蝇小组成员合写的《孟德尔式遗传的机制》（1923）一书中。1927年，他发现了X射线的诱变作用。这项研究结果不但有助于研究基因的本质和基因如何控制代谢作用及个体发育，有利于通过突变基因进行染色体结构分析研究，而且在诱变育种发展农业生产方面也有重要意义。马勒一生共发表论文约370篇，涉及遗传交换、基因突变、生物进化、人类遗传等方面。

他出于对社会主义的向往，1933年应N.I.瓦维洛夫之邀去莫斯科遗传所工作，但随着T.D.李森科伪科学的得势，他不得不离去，并写文章驳斥李森科的伪科学；作为一个富有社会责任感的科学家，他不仅关心遗传学研究本身，而且关心科学社会主义，关心原子能时代射线对人类的危害；还关心优生学和人类的未来命运。他的研究工作和学术论文涉及遗传学以外的领域，使他的贡献超出了自然科学的领域。由于他对X射线产生突变的研究作出卓越贡献而获得1946年诺贝尔生理学或医学奖。