Az uppsalai egyetemen doktorált 1907-ben, és ugyanitt kezdte meg pályáját. 1949-ben kinevezték az új Gustaf Werners Magkémiai Intézet igazgatójává. Ezt a posztot 1967-ig töltötte be. Első ultracentrifugája, amely 1924-ben készült el, a gravitációs erőnél 5000-szer nagyobb centrifugális erő előállítására volt képes. A későbbi változatok a gravitációs erő több százezerszeresét hozták létre. Az ultracentrifuga segítségével Svedberg rendkívül bonyolult fehérjék, például a hemoglobin molekulatömegét is pontosan megállapította. 1926-ban kémiai Nobel-díjat kapott a kolloidok kémiai vizsgálatáért és az ultracentrifugának, az akkori és későbbi kísérletek rendkívül fontos eszközének megalkotásáért. Később magkémiai problémákat tanulmányozott, hozzájárult a ciklotron továbbfejlesztéséhez. Segített tanítványának, Arne Tiseliusnak az elektroforézis kidolgozásában.