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Isidor Isaac Rabi est né à Raymanov, en Autriche, le 29 juillet 1898, fils de David Rabi et Janet Teig. Il a été amené aux États-Unis par sa famille, en 1899, et ses premières études ont été à New York (Manhattan et Brooklyn). En 1919, il obtient un baccalauréat en chimie à l’Université Cornell (New York). Après trois ans d’occupation non scientifique, il a commencé des études de troisième cycle en physique à Cornell en 1921, qu’il a ensuite poursuivies à l’Université Columbia. En 1927, il obtient son doctorat. degré de travail sur les propriétés magnétiques des cristaux. Aidé par des bourses, il a passé deux ans en Europe, travaillant à différentes époques avec Sommerfeld, Bohr, Pauli, Stern et Heisenberg. À son retour en 1929, il est nommé professeur de physique théorique à l’Université Columbia, et après avoir été promu dans les différents grades, il devient professeur en 1937.
En 1940, il a obtenu un congé de Columbia pour travailler en tant que directeur associé du Laboratoire de rayonnement du Massachusetts Institute of Technology sur le développement du radar et de la bombe atomique. En 1945, il retourne à Columbia en tant que directeur général du Département de physique. À ce titre, il s’occupe également du Laboratoire national de recherche atomique de Brookhaven, à Long Island, une organisation consacrée à la recherche sur les utilisations pacifiques de l’énergie atomique.
Ses premiers travaux portaient sur les propriétés magnétiques des cristaux. En 1930, il a commencé à étudier les propriétés magnétiques des noyaux atomiques, développant la méthode du faisceau moléculaire de Stern avec une grande précision, comme outil de mesure de ces propriétés. Son appareil était basé sur la production d’oscillations électromagnétiques ordinaires de la même fréquence que celle de la précession de Larmor des systèmes atomiques dans un champ magnétique. Par une application ingénieuse du principe de résonance, il a réussi à détecter et à mesurer des états de rotation uniques des atomes et des molécules, et à déterminer les moments mécaniques et magnétiques des noyaux.
Le Professeur Rabi a publié ses articles les plus importants dans la Revue Physique, dont il a été rédacteur en chef adjoint pendant deux périodes. En 1939, il reçoit le prix de l’American Association for the Advancement of Science et, en 1942, la médaille Elliott Cresson de l’Institut Franklin. Il a reçu la Médaille du Mérite, la plus haute distinction civile de la Seconde Guerre mondiale, en 1948, la Médaille du Roi pour service rendu à la Cause de la Liberté la même année, et est officier de la Légion d’Honneur.
Il est docteur honoris causa. des universités de Princeton, Harvard et Birmingham. Il est membre de l’American Physical Society (en fut le président en 1950) et membre de la National Academy of Sciences, de l’American Philosophical Society et de l’American Academy of Arts and Sciences.
En 1959, il a été nommé membre du Conseil des gouverneurs de l’Institut Weizmann des sciences, Rehovoth, Israël. Il est membre à l’étranger des Académies Japonaise et brésilienne, et est membre du Comité Consultatif général de l’Agence pour le Contrôle des armements et le Désarmement, et de la Commission Nationale des États-Unis pour l’UNESCO. À la Conférence Internationale sur les Utilisations pacifiques de l’Énergie atomique (Genève, 1955), il était délégué et vice-président des États-Unis. Il est également membre du Comité consultatif scientifique de l’Agence Internationale de l’Énergie Atomique.
Le Dr Rabi a épousé Helen Newmark en 1926. Ils ont deux filles. Ses loisirs sont le voyage, la marche et le théâtre.