不幸的是，他9歲時父親就去世了。小學(xué)畢業(yè)后，穆勒進(jìn)了莫里斯中學(xué)，曾組織紐約市第一個中學(xué)生科學(xué)俱樂部，1907年以優(yōu)異成績畢業(yè)。同年，他考入哥倫比亞大學(xué)并獲得獎學(xué)金。大學(xué)二年級時，由于讀了洛克（H.R.Lock）的《遺傳、變異和進(jìn)化》一書，從此對遺傳學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣，遂選定遺傳學(xué)作為自己的主攻專業(yè)。在校期間，他組織了大學(xué)生生物俱樂部。在聽了威爾森（E.B.Wilson）的細(xì)胞學(xué)和染色體遺傳理論之后，穆勒學(xué)會了用遺傳學(xué)觀點(diǎn)思考生物學(xué)問題。1910年，穆勒大學(xué)畢業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，隨后到康乃爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院，一邊當(dāng)生理學(xué)助教，一邊繼續(xù)深造。1912年因研究神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)作用而獲得碩士學(xué)位。同年，他被摩爾根招收為研究生，從而進(jìn)入“蠅室”從事果蠅遺傳學(xué)的研究。1914年，他發(fā)現(xiàn)了果蠅的彎曲翅突變體，進(jìn)而確定該基因在摩爾根預(yù)言其存在但尚未發(fā)現(xiàn)的果蠅第Ⅳ連鎖群。由于他的天才和勤奮，深受摩爾根的喜愛。他與布里吉斯、斯特蒂文特成為摩爾根的最得力的助手。穆勒具有豐富的想象力、嚴(yán)密的推理和巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，在基因交換、基因在染色體上的直線排列、染色體和基因連鎖圖的繪制等方面，他都有著重要貢獻(xiàn)。特別是他提出的以雜交后代群體中重組型配子數(shù)與親本總配子數(shù)的比值即交換值作為連鎖基因在染色體上的距離的想法深受摩爾根的贊賞。1915年出版的《孟德爾遺傳機(jī)制》一書，便是由摩爾根主編，斯特蒂文特、穆勒、布里吉斯共同參與完成的遺傳學(xué)經(jīng)典名著。

1916年，穆勒在果蠅中又發(fā)現(xiàn)了交叉干涉現(xiàn)象。由于在染色體交換方面的經(jīng)典研究，同年他獲得博士學(xué)位。隨后，他應(yīng)朱利安·赫胥黎（Julian Huxley）之邀，到得克薩斯州休斯敦水稻研究所講學(xué)，在那里他開始研究基因突變，研究基因與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系，分離和繪制控制遺傳特性數(shù)量表達(dá)的修飾基因。1918年，他發(fā)現(xiàn)提高溫度會增加突變率的證據(jù)。1920年他回到哥倫比亞大學(xué)繼續(xù)進(jìn)行遺傳突變理論研究。1921年出版了《由單個基因的改變而引起的變異》。1921~1931年，穆勒在得克薩斯大學(xué)任教，1925年成為教授。1926年他發(fā)現(xiàn)X射線可以誘發(fā)突變。他研究了果蠅的突變率并設(shè)計(jì)了檢測致死突變的C1B法。1927年他寫的一篇題為《基因的人工誘變》（Artificial Transmutation of the Gene）的經(jīng)典文章發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，這使他成為國際知名的科學(xué)家。

1932年，穆勒到達(dá)柏林，在古根海默研究基金的資助下，進(jìn)入奧斯卡·沃格特大腦研究所工作。在那里，他與蒂莫菲維一萊索夫斯基（Timofeev?Ressovsky）一起研究突變，提出物理模型（包括“靶子學(xué)說”），探索基因結(jié)構(gòu)。希特勒上臺后，他作為一個社會主義的支持者曾遭逮捕，后經(jīng)營救獲釋，隨即離開德國，應(yīng)尼古拉·瓦維洛夫的邀請，他來到位于列寧格勒的蘇聯(lián)科學(xué)院工作。穆勒相信，在一個共產(chǎn)主義國家，他可以發(fā)展自己的社會主義思想，并把他的研究用于改進(jìn)人類的生存條件，他認(rèn)為蘇聯(lián)會支持遺傳學(xué)。從1933年到1937年，穆勒先后在列寧格勒和莫斯科科學(xué)院從事輻射遺傳、細(xì)胞遺傳和基因結(jié)構(gòu)研究，取得不少成果。然而，李森科偽科學(xué)的出現(xiàn)徹底摧毀了蘇聯(lián)遺傳學(xué)。穆勒與李森科進(jìn)行了針鋒相對的斗爭。他在李森科偽科學(xué)剛剛起來作祟時就曾憤起反擊，把科學(xué)遺傳學(xué)與李森科偽科學(xué)的斗爭比喻為醫(yī)學(xué)與巫術(shù)、天文學(xué)與占星術(shù)、化學(xué)與煉丹術(shù)的對抗。但是李森科由于有斯大林的支持，很快飛黃騰達(dá)，穆勒只得離開蘇聯(lián)，志愿去為西班牙內(nèi)戰(zhàn)服務(wù)。他參加了西班牙志愿軍，在一個加拿大營隊(duì)里為反對法西斯、保衛(wèi)馬德里而戰(zhàn)斗。

1938年，穆勒到英國愛丁堡大學(xué)動物遺傳所工作，研究因輻射損傷而死亡的胚胎染色體的變異。在那里，他遇見了一位來英國避難的有一半猶太血統(tǒng)的德國女子D·凱托諾維茲（Dorothea Kantorowiez），二人一見鐘情，次年結(jié)為夫婦。1940年，他們回到美國。從1942年到1945年，穆勒先是在馬薩諸塞州阿默斯特學(xué)院任教并繼續(xù)研究遺傳學(xué)。1945年，穆勒到印第安納大學(xué)任動物學(xué)教授，直至1967年4月5日病逝于印第安納波利斯。

穆勒是20世紀(jì)最有影響的遺傳學(xué)家之一，一生共發(fā)表372篇論文，其中最重要的論文是《基因的人工誘變》（1927年）。他生前是美國國家科學(xué)院院士，英國皇家學(xué)會會員，華盛頓特區(qū)第四科學(xué)分公司遺傳生物學(xué)部主任。他曾擔(dān)任過幾個遺傳學(xué)會和代表大會的主席，還獲得過印第安納大學(xué)優(yōu)秀教授的榮譽(yù)稱號。1946年因輻射遺傳學(xué)研究方面的重大貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎，他是繼摩爾根（1933年）之后獲得諾貝爾獎的第二位遺傳學(xué)家。

穆勒在科學(xué)和學(xué)術(shù)上的貢獻(xiàn)主要是在輻射遺傳學(xué)和進(jìn)化論等方面，特別是他對輻射遺傳學(xué)的研究，為實(shí)驗(yàn)遺傳學(xué)開辟了新的領(lǐng)域。

穆勒是輻射遺傳學(xué)的創(chuàng)始人。1912年他進(jìn)入“蠅室”就對果蠅的自然突變體進(jìn)行研究并取得不少進(jìn)展。但是，穆勒認(rèn)為，在自然條件下果蠅的突變頻率是很低的。為了提高基因的突變頻率，穆勒決定采用強(qiáng)有力的、由放射源產(chǎn)生的短波電磁輻射這樣的“利器”來干預(yù)基因。從1921年開始，整整10年穆勒在得克薩斯大學(xué)的一間地下室里，不知疲倦地探索用射線誘發(fā)基因突變以及檢測這些突變的方法。他采用X射線照射果蠅，發(fā)現(xiàn)X射線能大大提高基因的突變頻率，在一定范圍內(nèi)突變率與輻射劑量成正比。在《基因的人工誘變》一文中，他寫道：“已十分肯定地發(fā)現(xiàn)，用較高劑量的X射線處理精子，能誘發(fā)受處理的生殖細(xì)胞發(fā)生高比例的真正的u2018基因突變u2019�！�…高劑量處理的突變率要比未受處理的生殖細(xì)胞高出約15000%。”穆勒同時還指出：X射線既可引起基因突變，也可引起染色體畸變；用X射線誘發(fā)的可見突變中，絕大多數(shù)為隱性突變，但也有少量的顯性突變；無論是顯性突變還是隱性突變，往往出現(xiàn)致死效應(yīng)。

穆勒對輻射誘變的研究，導(dǎo)致他在遺傳理論方面提出“微�；�因”的觀點(diǎn)。因?yàn)榛�因的變化可以在它受到粒子打擊時引起，所以完全有理由認(rèn)為基因本身也是一種粒子。如果基因是真實(shí)存在的，人們就可用〖JP3〗像自由電子這樣的“子彈”去攻擊它，并對基因的大小進(jìn)行估算�！拔⒘；�因”的概念主要是穆勒在果蠅的研究中形成的，后來在齊默（K.G.Zimmer）的“轟擊理論”中進(jìn)一步得到發(fā)揮，這一理論也被稱為“靶子學(xué)說”。

不過，在穆勒的輻射誘變探索過程中最為人稱道的還是他設(shè)計(jì)出的一系列檢測突變，特別是隱性致死突變的方法。穆勒認(rèn)為，設(shè)計(jì)出的檢測方法必須是：要有一種通過標(biāo)記基因鑒別一個特定染色體的可靠手段；要防止這個染色體從同源染色體那里通過交換得到一個新的基因；然后還要讓這條染色體進(jìn)入這樣一種組合，在那里它能表現(xiàn)出突變變化。在檢測果蠅X染色體和常染色體基因突變中，穆勒創(chuàng)造的很多方法都是按上述要求設(shè)計(jì)的。例如他創(chuàng)造的C1B法和Muller-5技術(shù)可用來檢測X染色體上的隱性突變或致死突變；他創(chuàng)造的平衡致死系統(tǒng)可用來保存和檢測常染色體上的突變基因。穆勒的這些方法和技術(shù)，后來都被編入大學(xué)遺傳學(xué)教科書。

與研究輻射遺傳相聯(lián)系，穆勒在生物進(jìn)化方面也作出了重要貢獻(xiàn)。在《基因的人工誘變》一文中，穆勒已經(jīng)指出：“由X射線產(chǎn)生的變異，至少其中有許多同那些不加這些處理所得到的u2018基因突變u2019完全是同一種，只是后者得到的機(jī)會要稀罕得多，而我們相信它是進(jìn)化過程中的一磚一瓦�！边@里，穆勒已經(jīng)十分明確地指出，無論是以X射線引起的基因突變還是自然界的突變，其本質(zhì)上是一樣的，都是進(jìn)化過程中的“一磚一瓦”，也即：突變?yōu)樯�物進(jìn)化提供基本的材料。穆勒正是通過自然界提供的事實(shí)和他的實(shí)驗(yàn)證據(jù)告訴人們一種信念：正是突變過程造成了我們所研究的進(jìn)化，而進(jìn)化過程又是可以進(jìn)行人工干預(yù)而加快的。不過，穆勒在實(shí)驗(yàn)中也清醒地看到，雖然用X射線，射線等物理因素及其他化學(xué)因素均可以引起生物基因突變，大大提高突變率，但突變多數(shù)是有害的，甚至是致死的，自然界的自發(fā)突變亦然。生物群體中由于有害基因的存在，從而造成生物群體對生存環(huán)境條件適應(yīng)度的降低，穆勒把這一現(xiàn)象叫做“遺傳負(fù)荷”，這一科學(xué)概念他在1950年正式提出，對進(jìn)化遺傳學(xué)和群體遺傳學(xué)產(chǎn)生了重大影響。

穆勒對遺傳學(xué)作出了重要的理論貢獻(xiàn)。他把基因看作是生命的源泉，因?yàn)橹挥谢�因能自我�?fù)制。他相信一切選擇和進(jìn)化都是在基因的水平上起作用。他充分認(rèn)識到人類染色體的損傷來自電離輻射，強(qiáng)調(diào)要保護(hù)人類的種質(zhì)不受輻射污染，主張開展運(yùn)動反對在醫(yī)學(xué)上濫用X射線，反對不負(fù)責(zé)任地應(yīng)用核燃料和試驗(yàn)原子彈。1955年他參加了以著名物理學(xué)家A.愛因斯坦為首的7位科學(xué)家呼吁禁止核武器的活動。

毫無疑問，穆勒是上世紀(jì)一位思想進(jìn)步、對人類充滿同情、富于正義感的科學(xué)大師，值得人們永遠(yuǎn)尊敬和懷念。