En 1953, gracias en parte a lo que Townes recordaba como una revelación vivida en el banco de un parque, concibió el máser, un amplificador de microondas con el que producir un haz de radiación intensa.
Por su descubrimiento, Townes recibió el premio Nobel de Física en 1964 junto a los científicos rusos Aleksander Projorov y Nicolai Basov por investigaciones que derivaron en la creación del láser mientras era miembro del profesorado en la Universidad Columbia.
Su investigación aplicó la técnica de microondas, que había sido utilizada en indagaciones para desarrollar el radar en tiempo de guerra, al estudio de la espectroscopía, la dispersión de la luz emitida por un objeto en los colores que la componen.
Vislumbró que ello podría proporcionar un nuevo acercamiento a la estructura de los átomos y las moléculas, así como una base nueva para controlar las ondas electromagnéticas.
Más adelante en su carrera, Townes se granjeó elogios y desdén por una serie de discursos en los que investigaba las similitudes entre la ciencia y la religión.
