顿曾在1916年至1917年间当过明尼苏达大学的物理教师，接着在匹兹堡的西屋灯具公司当过两年工程师。他在那里研究改进了钠灯。第一次世界大战期间，他为开发了航空仪器。1919年，康普顿成为首批受美国国家科学研究委员会资助出外留学的学生。他选择前往英国剑桥大学的卡文迪许实验室深造。康普顿与约瑟夫·汤姆孙的儿子乔治·汤姆孙研究了伽马射线的散射与吸收。他发现经过散射的射线比原射线更容易被吸收。康普顿受到卡文迪许实验室的各位科学家极大的影响，特别是欧内斯特·卢瑟福、和阿瑟·爱丁顿。他后来还以约瑟夫·汤姆孙的名字为