Claude studerte medisin vedUniversitetet i Liège. Vinteren 1928–29 arbeidet han iBerlin, først ved Institutt for kreftforskning, senere ved Kaiser Wilhelm-instuttet iDahlem. Sommeren1929 begynte han å arbeide for Rockefeller-instituttet. Mens han arbeidet vedRockefeller University i 1930- og 40-årene, brukte han elektronmikroskop for å ta bilder avceller, et arbeid som gav en dypere vitenskapelig forståelse av cellenes struktur og funksjon. Han utviklet også en metode for differensiell sentrifugering for å separere cellekomponenter, basert på deres tetthet.
For oppdagelsene omkring cellenes struktur og funksjon mottok Claude Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1974, sammen med studentenGeorge Palade ogChristian de Duve.