A budapesti Fasori Evangélikus Gimnázium tanulója volt. 1925-ben doktorált kémiából a berlini Technische Hochschulén, ezt követően több német egyetemen, majd 1928-30-ig a Technische Hochschulén tanított. 1930-ban az USA-ba hívták és ettől fogva Princetonban dolgozott, néhány rövid időszakot leszámítva. Meghatározó szerepe volt az atombomba kifejlesztésében. Egy évvel a neutron felfedezése után, 1933-ban írt tanulmányában megmutatta, hogy a neutronok és a protonok között ható erőnek nagyon rövid hatótávolságúnak kell lennie. Kimutatta azt is, hogy a magerők függetlenek az elektromos töltéstől. 1963-ban Nobel-díjat kapott az atommagok és az elemi részek elmélete terén elért eredményeiért, Maria Goeppert Mayerrel és J.H.D. Jensen-nel megosztva. 1978-ban kapta meg - Valentine Bargmannal megosztva - a fizika csoportelméleti alkalmazásaiért akkor első ízben kiosztott kitüntetést, amely Wigner Jenő halála óta már az ő nevét viseli (Wigner medal). Budapesten pedig az újjászervezett Központi Fizikai Kutatóintézet vette fel 2012-ben Wigner Jenő nevét.