Han var frå 1930 professor i fysikk ved University of California og frå 1936 òg direktør for The Radiation Laboratory i Berkeley, no kalla The Lawrence Radiation Laboratory. Lawrence var ein av dei første fysikarar som byrja å interessere seg for kjernefysiske akseleratorar. Mest kjend er han for oppfinninga av syklotronen i 1931. For denne oppfinninga, for bidrag til den vidare utviklinga av syklotronen og produksjonen av radioaktive isotopar, fekk han 1939 Nobelprisen i fysikk.[1]
Han bidrog òg til utviklinga av lineærakseleratoren. Under den andre verdskrigen arbeidde han med prosjekt for separasjon av uranisotopen 235U, noko som hadde stor tyding for utviklinga av kjernefysiske bombar. Etter krigen var han engasjert med utviklinga av større akseleratortyper: synkrosyklotron og synkrotron, og stod mellom anna for bygginga av ein 6 GeV synkrotron, den såkalla bevatronen, på den tida den største akseleratoren i verda.
Grunnstoff nummer 103, lawrencium, er kalla opp etter han.