1939年萊因斯在斯特文斯學院獲工科學士學位，1941年在斯特文理工學院獲數學物理碩士學位。然後進入紐約大學當博士研究生。在考夫教授指導下研究實驗宇宙線物理，在普雷申特教授指導下做博士論文，題目為：“核裂變的液滴模型”。1944年萊因斯還未取得博士學位就應聘來到洛斯阿拉莫斯科學實驗室，參加費因曼領導的理論物理部並從事曼哈頓計劃，第二年即被任命為理論部一個組的組長，後來擔任操作倉主任，並與紐曼合作，研究空氣衝擊波。他在這個實驗室工作前後長達15年。1958年擔任日內瓦和平利用原子能會議的代表。
1951年萊因斯學術休假，他利用這個機會認真考慮未來的工作，決定嚐試對中微子進行觀測。他的方案早在1947年就已想出，隻是沒有條件付諸實踐。於是他和考恩合作，向華盛頓提出經費申請。他們本來要利用原子彈試驗獲得中微子源，不過後來還是決定采用華盛頓州漢福德的核反應堆。1953年漢福德的結果得到了初步的跡象之後，惠勒告訴他們，在南卡羅來納州新建成的薩瓦納河反應堆條件可能更好些。1955年萊因斯和考恩轉到那裏做實驗，1956年即觀測到了電子型反中微子。不久考恩離開洛斯阿拉莫斯，兩人的合作自然結束。萊因斯一度把注意力轉向γ射線天文學，隨即在薩瓦納河又開始了一連串研究中微子特性的實驗。
萊因斯1959年離開洛斯阿拉莫斯到俄亥俄州凱斯理工學院當物理係主任。在凱斯的7年裏，萊因斯建立了一個小組專門研究反應堆中微子物理學、雙β衰變、電子壽命以及核子衰變等問題。這一實驗計劃的最初目標是查明中微子的特性和探試基本對稱性原理和諸如電荷、重子數、輕子數守恒之類的守恒定律的極限。這些實驗要求降低宇宙射線中的μ子流量，因此必需在地下深處建實驗室。這一計劃還要求他們發展探測技術，包括要用到大型液體閃爍器和水切連科夫探測器。
1966年萊因斯到新建的歐文加州大學，在那裏創建物理科學學院。他的研究小組也和他一起轉移到了歐文加州大學，繼續推進各項試驗。他們證明了重子數守恒定律，確定質子的壽命為3×1024年，1979年再得結果為1030年以上。他還發起在深水下探測μ子和中微子。1976年他獲得了電子型反中微子在電子上的散射效應。1964～1972年萊因斯和同事們一起，多次下到南非的深礦井裏探測大氣層在宇宙線輻射下產生的中微子。他們得到了一係列有價值的成果。他作為歐文加州大學物理科學學院第一任院長在1974年退職，以便全時投入教學和研究，1988年正式退休，卻仍寶刀不老，繼續在第一線上工作。萊因斯作為高能粒子實驗物理學家，他以豐富的實踐經驗，開創了中微子物理學這一新領域，並且提出了一係列新的實驗方案，從而把這門學科繼續推向前進。他的注意力還涉及到以下一些課題：中微子穆斯堡爾效應、引力常數G、球麵透鏡空間望遠鏡、泡利不相容原理破壞的極限、用超聲探討腦以及新的探測器。這些科學概念、目標和挑戰始終激發著這位八旬老人的興趣。