Efter doktorsgraden under Enrico Fermi var Emilio Segrè biträdande professor vid Romuniversitetet 1932–36 och därefter professor i Palermo. Han avskedades 1938 av Mussolini, men anställdes då vid University of California, Berkeley, där han var professor 1945–72. Han var gruppledare i atombombsprojektet i Los Alamos 1943–46, ansvarig för undersökningar av spontan fission