타운스는 1953년 전자파의 일종인 마이크로파를 일정한 방향으로 강력하게 증폭시키는 장치를 개발했다. ‘메이저’로 불린 이 장치는 이후 전자파 대신 가시광선이나 적외선, 자외선을 사용하는 레이저로 발전했고, 타운스는 알렉산드르 프로호로프, 니콜라이 바소프 등 러시아 과학자 2명과 함께 1964년 노벨 물리학상을 받았다.
1915년 미국 사우스캐롤라이나에서 태어난 타운스는 캘리포니아공대에서 박사 학위를 받았고, 벨 연구소와 버클리 캘리포니아 주립대 등에서 물리학과 천체물리학을 연구해 왔다.