La sua formazione scientifica cominciò alla Technische Hochschule (politecnico) diAquisgrana, studiandofisica teorica conArnold Sommerfeld, che in seguito dichiarò che Debye era stata la sua più grande scoperta. Al politecnico Debye si diplomò iningegneria elettrica nel1905 e lavorò per due anni come assistente, prima di trasferirsi all'Università di Monaco di Baviera, dove conseguì il dottorato infisica nel1908, e divenne libero docente nel1910. Nello stesso anno derivò in maniera più semplice la legge della radiazione delcorpo nero già ricavata daMax Planck.
I successivi spostamenti come professore di fisica toccarono in successioneZurigo (1911),Utrecht (1912),Gottinga (1913), nuovamenteZurigo (1920),Lipsia (1927) e infineBerlino (1934), dove diventò direttore del Kaiser-Wilhelm-Institut, che contribuì a trasformare nell'attualeMax-Planck-Institut nel1938. Nel1913 sposò Mathilde Alberer, da cui ebbe due figli, uno dei quali divenne fisico e collaborò col padre in alcune delle sue ricerche.
Nel1936, Debye venne insignito delPremio Nobel per la Chimica "per il suo contributo allo studio della struttura molecolare", dovuto soprattutto ai suoi lavori sulla diffrazione e sui dipoli elettrici.
Nel1938, il governonazista fece pressione su Debye perché lasciasse la cittadinanza olandese in favore di quella tedesca. Debye, approfittando di un invito dellaCornell University, preferì emigrare negliStati Uniti, dove si stabilì vicino aNew York.AllaCornell University, dove fu direttore del dipartimento dichimica per dieci anni, si dedicò alle tecniche discattering diluce per determinare dimensioni epeso molecolare deipolimeri: questa linea di ricerca si estese poi allo studio diproteine e di altremacromolecole. Nel1946 prese la cittadinanza americana e si ritirò dall'insegnamento nel1952, anche se continuò a dedicarsi alla ricerca fino alla morte.
schermaggio di Debye - in fisica delplasma, processo per cui il plasma scherma una carica elettrica redistribuendo intorno ad essa le sue particelle cariche
