W latach 1911–1917 pracował w Carnegie Institute of Technology. W kwietniu 1917 chciał wstąpić do wojska, jednak nie został przyjęty i w czerwcu tego samego roku przyjął propozycję pracy – na czas wojny – w laboratoriach przedsiębiorstwa Bell Telephone w Nowym Jorku. Po zakończeniu wojny zaoferowano mu stanowisko profesora w Carnegie, jednak zdecydował się pozostać w przedsiębiorstwie Bella.
W 1919 rozpoczął serię eksperymentów, które w 1927 przyniosły odkrycie dyfrakcji elektronów w kryształach (część z tych prac prowadził wspólnie z Lesterem Germerem). Za to odkrycie otrzymał w 1937, jako pracownik Bell Telephone Laboratories, Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
W następnych latach był profesorem w Carnegie Institute of Technology, a w okresie 1947–1949 wizytującym profesorem fizyki na Uniwersytecie Wirginii w Charlottesville.
Odznaczenia Wybór według Notable Names Database: 1937 – Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki 1937 – Hughes Medal
Życie rodzinne Ojcem Clintona Davisson Joseph Davisson (rzemieślnik), a matką – Mary z domu Calvert (nauczycielka). Ożenił się w 1911 z Charlotte Sarą Richardson, siostrą Owena W. Richardsona (laureata Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1928). Mieli trzech synów i córkę.