Родился в еврейской семье эмигрантов из России Розы Гервиц и портного Элиаса Калвина. Окончил Мичиганский колледж горного дела и технологии (1931). С 1937 года руководитель химического отдела, с 1947 года профессор Калифорнийского университета в Беркли.
С 1940-х годов работал над проблемой фотосинтеза; к 1957 году с помощью CO2, меченного по углероду, выяснил химизм усвоения растениями CO2 (восстановительный карбоновый цикл Калвина) при фотосинтезе.
Нобелевская премия по химии (1961).