Microbiologista estadunidense nascido em Wilmington, Delaware, da Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD, um dos ganhadores (1978) do Nobel de Fisiologia ou Medicina, dividido em partes iguais juntamente com Hamilton Othanel Smith, seu colega estadunidense de universidade, e Werner Arber, suíço da Biozentrum der Universität, Basel, por suas descobertas sobre enzimas e suas aplicações na genética molecular. Filho de Samuel Nathans e Sarah Levitan, foi educado na escola pública de Wilmington e estudou química, filosofia e literatura obtendo o B. S. em química (1950) na University of Delaware, Newark, Delaware. M.D. em medicina na Washington University, St. Louis, Missouri (1954), foi para o Columbia-Presbyterian Medical Center, New York, para estudar medicina como interno (1954-1955) com o cientista Robert Loeb.
Foi Clinical Associate (1955-1957) no National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, período em que casou (1956,) com Joanne Gomberg, com quem teve três filhos: Eli, Jeremy, Ben. Voltou a Betesda onde foi residente (1957-1959). Depois, foi para o Rockefeller Institute for Medical Research, New York (1959), como Guest Investigator onde se aprofundou em suas pesquisas em genética. Três anos depois (1962), entrou para a Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland. Tornou-se (1972) Boury Professor e Director do Department of Microbiology. Também tornou-se American Cancer Society Scholar (1969), Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel, National Academy of Sciences’ U. S. Steel Foundation Award in Molecular Biology (1976) e Fellow da American Academy of Arts and Sciences (1977) e morreu em Baltimore, Md.