福勒本科在俄亥俄州立大學學物理,1936年在加州理工學院獲得核物理學博士學位。他的博士論文內容是關於質子與輕元素髮生的核反應,這個過程對恆星內部的碳氮氧循環很重要。此後他一直到他逝世為止留在加州理工學院。他最著名的論文是1957年與瑪格麗特·伯比奇、傑佛瑞·伯比奇和弗雷德·霍伊爾一起寫的《恆星內部的元素合成》(Synthesis of the Elements in Stars,《現代物理評論》第29卷第4期,547-650頁)。這篇論文描寫了恆星內部通過核合成的反應而形成元素的過程。同事和學生送給他一部蒸汽機車模型