Han tok doktorgrad i matematisk biofysikk frå University of Chicago i 1939, og var tilknytt Oak Ridge National Laboratory frå 1945, der han vart forskingsdirektør i 1948 og direktør frå 1955. Frå 1975 til 1985 var han direktør for Institutt for energianalyse ved Oak Ridge Associated University. Weinberg deltok i utviklinga av dei første energiproduserande kjernereaktorane og gjorde seg merka for arbeid innan teoretisk reaktorteknologi og vedrørande utvinning av kjerneenergi.
