Nascido na Ucrânia, naturalizou-se norte-americano em 1916 e fez carreira na Universidade de Rutgers, Nova Jersey, onde foi professor e diretor do Instituto Rutgers de Microbiologia.

Especialista em microbiologia do solo, Waksman inspirou-se no descobrimento da penicilina por Alexander Fleming para obter a estreptomicina, primeiro agente específico efetivo no tratamento da tuberculose.

A partir do estudo dos actinomicetos (bactérias filamentosas, similares a fungos) dos solos, Waksman desenvolveu um preparado antibiótico, termo que criou em 1941, capaz de destruir o bacilo da tuberculose, que a penicilina destruía apenas parcialmente.

Na década de 1940, a equipe dirigida por Waksman isolou a actinomicina, letal para o bacilo da tuberculose, embora tóxica para os animais testados. Finalmente, em 1943, Waksman extraiu do actinomiceto Streptomyces griseus a estreptomicina, um antibiótico relativamente inócuo para o homem, de excelentes resultados na luta contra a tuberculose quando combinado com a quimioterapia.

A importância dessa descoberta valeu-lhe, em 1952, o Prêmio Nobel de Medicina ou fisiologia.