Doktori címet 1935-ben szerzett a Minnesotai Egyetemen, majd
két évig Angliában, a Manchesteri Egyetemen volt Rockefeller-ösztöndíjas.
1937-ben került Berkeley-be, a Kaliforniai Egyetemre, ahol 1946-ban
a Lawrence Radiation Laboratory (sugárzáskutató laboratórium)
biokémiai csoportjának vezetője lett. 1971-ben egyetemi
tanári kinevezést kapott. A fotoszintézissel kapcsolatos
kutatásait Calvin az 1940-es évek közepén kezdte
meg. A Chlorella zöldmoszaton radiokarbon módszerrel,
azaz 14C szénizotóp segítségével
végezte vizsgálatait. A növényi növekedést
különféle stádiumokban leállítva,
s meghatározva a keletkezett kis mennyiségű radioaktív
vegyületeket, Calvin azonosítani tudta a legtöbb kémiai
reakciót, amely szerepet játszik a fotoszintézis közbenső
lépéseiben. Kutatómunkája kiterjedt a sugárkémiára,
valamint az élet keletkezéséhez vezető folyamatok
tisztázásának területére.