Koval est né d'immigrants juifs venus de la région de Brest-Litovsk installés dans un quartier juif de Sioux City, dans l'Iowa[1]. George Koval étudie la chimie. Il a presque dix-neuf ans lorsque ses parents se réinstallent avec lui en Russie en 1932 à cause de la crise économique. Les parents appartiennent à l'organisation ICOR, ou Organisation de colonisation juive, qui installe des immigrés juifs en Russie soviétique. Toute la famille part sur le paquebot Levitan et traverse le Pacifique jusqu'à Vladivostok. De là, ils partent pour le Birobidjan. Koval devient étudiant à l'Institut chimio-technologique de Moscou et est recruté par la GRU. Il se marie et retourne après formation aux États-Unis, comme espion, en 1940.
Il travaille dans des laboratoires de recherche atomique, d'abord sous son propre nom dans le Tennessee à Oak Ridge d'où il transfère des informations à l'Union soviétique, puis il travaille à Dayton dans l'Ohio, alors qu'il a le grade de sergent-chef de l'armée américaine. C'est en - qu'il donne les informations les plus importantes qui permettent au groupe de scientifiques d'Igor Kourtchatov d'élucider des problèmes relatifs au neutron. Il part ensuite en vacances à la fin de 1948 en Europe et ne revient jamais aux États-Unis. Au lieu de cela, il obtient un travail de scientifique en Russie soviétique et soutient une thèse deux ans après à Moscou. La bombe atomique russe RDS-1 est expérimentée le à Semeï, alors Semipalatinsk.
Koval est mort le à Moscou à l'âge de 92 ans. Il reçoit post-mortem, le , le titre de Héros de la Russie pour « son courage et son héroïsme pendant la réalisation de missions spéciales »[2].