Профессор Гарвардского университета (с 1948), где в 1931 окончил докторантуру под руководством А. Н. Уайтхеда. На формирование концепции Куайна большое влияние оказали М. Шлик, Р. Карнап и в целом идеи неопозитивизма, с которыми он познакомился во время поездки по Европе (1933) и, в частности, при встречах с членами Венского кружка. С 1934 Куайн в течение многих лет работал над одной из центральных проблем Венского кружка — вопросом о роли логики в обосновании математики. Участвовал во Второй мировой войне в качестве добровольца морской пехоты.
Основные работы Куайна в области логики посвящены построению аксиоматической системы, которая включала бы в себя логику классов и была бы непротиворечивой.
В 1993 году получил премию Рольфа Шока в области логики и философии.
В философии математики Куайн придерживался позиций крайнего номинализма. Он ставил вопрос о возможности выразить все естественные науки на языке, в котором идет речь только о конкретных предметах, а не о классах, свойствах, отношениях и т. п. Куайн допускал возможность использования абстрактных понятий лишь в тех случаях, когда они служат вспомогательным средством, т. е. когда окончательный результат не содержит самих этих абстракций.
Куайн испытал влияние не только неопозитивизма, но и прагматизма и бихевиоризма. Появление в 1951 его статьи «Две догмы эмпиризма», содержавшей критику ряда основополагающих неопозитивистских идей, усилило в США интерес к новым тенденциям в аналитической философии, привнесло в последнюю элементы прагматизма. Куайн выступил, во-первых, против разграничения т. н. аналитических предложений, т. е. предложений логики и математики, зависящих только от значения составляющих их терминов, и синтетических (эмпирических) предложений, основывающихся на фактах, во-вторых, против редукционистского тезиса, что каждое осмысленное предложение эквивалентно некоторой конструкции из терминов, указывающих на непосредственный чувственный опыт субъекта. Источник этих «догм» Куайн видел в ошибочной установке рассматривать изолированные предложения, отвлекаясь от их роли в контексте языковой системы или теории. Данной установке он противопоставил холистскую установку прагматизма. По Куайну, проверке в науке подлежит система взаимосвязанных предложений теории, а не отдельные предложения, гипотезы. Этим объясняются устойчивость теории как таковой при столкновении её с опытом, её способность к самокоррекции на основе соглашений ученых.
Философия, согласно Куайну, принципиально не отличается от естественных наук, выделяясь лишь несколько большей степенью общности своих положений и принципов (ср. тезис Г. Спенсера). “Физик говорит о каузальных связях определенных событий, биолог – о каузальных связях иного типа, философ же интересуется каузальной связью вообще… что значит обусловленность одного события другим… какие типы вещей составляют в совокупности систему мира?” Собственную позицию Куайн квалифицирует как натурализм, или научный реализм.
Куайн доказывает, что «концептуальная схема» языка определяет структуру онтологии. При экспликации онтологической проблематики на языке экстенсиональной логики он формирует свой знаменитый тезис: «Быть — значит быть значением связанной переменной». Предпочтение одних онтологических картин другим объясняется сугубо прагматическими мотивами. С этим связан и тезис «онтологической относительности», в соответствии с которым наше знание об объектах, обусловлено теми научными теориями, которые мы используем. “Сущее как таковое” вне поля устанавливающих его языка и теории немыслимо.
Т. о. онтологическая проблематика замыкается на проблему переводимости языков (естественных или искусственных). Но «радикальный перевод», по Куайну, является принципиально неопределенным, ибо предложения любого языка способны обозначать самые разные объекты, и способ их референции (указания на объекты) остается «непрозрачным» (неясным). В своей философии Куайн широко использовал данные лингвистики, антропологии, бихевиористской психологии (критикуя при этом психологический ментализм). Язык рассматривался им как важнейшая форма человеческого поведения, а наука — как один из путей приспособления организма к окружающей среде. Куайн ввел понятие «стимульного значения» — совокупности внешних стимулов, которые вызывают согласие или несогласие с произносимой фразой, и в этой связи исследовал проблему синонимии как тождества таких значений для говорящих на одном языке.
Концепция неопределенности перевода и другие теории Куайна опираются на идеи онтологической неопределенности и эпистемологического холизма. Исходным тезисом эпистемологического холизма является утверждение о том, что все теории недодетерминированы (не определяются в полной мере) лишь эмпирическими данными (фактами, чувственным опытом, очевидностью); осмысление и интерпретация наблюдения зависит от теории (теоретически нагруженное наблюдение). Эмпирические данные позволяют нам отбросить множество неверных теорий, признаваемых таковыми в силу не соответствия эмпирическим данным или поскольку обладают чрезмерной сложностью, препятствующей ясному увязыванию теоретических выводов с эмпирическими данными. Но это не говорит о том, что на основе соответствия эмпирическим данным можно выбрать единственную верную теорию, возможно существование нескольких состоятельных и в одинаковой степени обоснованных альтернатив. См. тезис Дюэма — Куайна.