Bonn, Frankfurt, Göttingen, München, Párizs egyetemein tanult, Münchenben doktorált (Ph. D.) 1921-ben. Rockefeller kutatói ösztöndíjjal dolgozott Zürichben és Rómában, tanított a Berlini Egyetemen. 1933-tól 1936-ig Oxfordban kutatott az Imperial Chemical Industries ösztöndíjával, majd a Párizsi Egyetemre ment, ahol kutatási igazgató lett.
London 1939-ben vádorolt be az Egyesült Államokba. A Duke Egyetemen (Durham, Észak-Karolina) az elméleti kémiatanszék professzora lett, 1953-tól a kémiai fizika "James B. Duke" professzora volt ugyanitt. 1945-ben kapta meg az amerikai állampolgárságot. Ő volt az első amerikai állampolgár, akinek munkásságát a Holland Királyi Tudományos Akadémia Lorentz-érmével ismerték el. Több mint 60 tudományos közleményt jelentetett meg, és Superfluids (Szuperfolyadékok; 1950, 1954) címmel kétkötetes könyvet írt.
A homopoláros molekulák kötéseiről
alkotott elmélete a hidrogénmolekula modern kvantumelméleti
tárgyalásának a kezdetét jelentette, a modern
kémia egyik legfontosabb eredményének tekintik. Testvérével,
Heinz Londonnal dolgozta ki 1935-ben a szupravezetés fenomenologikus
elméletét, új alapokra helyezték a molekuláris
erők felfogását, és feltárták
a tiszta kvantumjelenségek és a kémia sok nagyon meglepő
észlelése közti összefüggéseket.