Ukończył Purdue University i Harvard University. W czasie II wojny światowej w latach 1940-1946 pracował w MIT w Cambridge – uczestniczył w badaniach dotyczących technik radarowych. Po zakończeniu wojny powrócił do Harvardu. W latach 1945-1946 opracował nowe metody precyzyjnych pomiarów jądrowego rezonansu magnetycznego (ang. Nuclear Magnetic Resonance, NMR), za co został uhonorowany w roku 1952 Nagrodą Nobla (wspólnie z Felixem Blochem, który niezależnie dokonał tego samego odkrycia)[2].
Rozwój technik spektroskopii NMR był jednym z najważniejszych czynników, umożliwiających postęp w medycynie w XX wieku.
Purcell jest autorem licznych publikacji, w tym książek[3]. m.in. podręcznika Electricity and Magnetism (1965)[4], przetłumaczonego m.in. na język polski jako „Elektryczność i magnetyzm” (wyd. I: PWN 1971), wchodzącego w skład Kursu Fizyki z Berkeley (Berkeley Physics Course)[5]. Jest on uznawany za jeden z najlepszych podręczników fizyki – bardzo dobrą podstawę kursu elektrodynamiki klasycznej[6]. Laureat Medalu Oersteda za nauczanie fizyki (1967).