Né à Francfort, Binnig fait ses études à l'université J.W.Goethe et y obtient son doctorat en 1978. Il intègre, cette même année, le laboratoire de recherche d'IBM près de Zurich (Suisse) et travaille avec Heinrich Rohrer sur un problème nécessitant des informations relatives à une surface de taille microscopique. Pour obtenir ces données, ils développent le principe d'une sonde balayant la surface d'un objet. Leurs recherches débouchent finalement sur la création du microscope à balayage à effet tunnel. Ce dispositif repose sur les propriétés ondulatoires des électrons, identifiées pour la première fois en 1924 par Louis de Broglie. La sonde du microscope s'approche de la surface de l'échantillon ; l'appareil enregistre alors toute modification de la distance séparant la sonde de l'échantillon (même si cette modification n'équivaut qu'au diamètre d'un seul atome). Le mouvement de balayage de la sonde permet de produire une image en trois dimensions, avec un niveau de détail jusqu'alors inaccessible. Le microscope à balayage à effet tunnel peut révéler la surface d'un élément à l'échelle atomique et fournir des informations sur sa composition. Il est utilisé pour étudier des échantillons biologiques, pour analyser des matériaux industriels tels que les supraconducteurs, et pour tester des circuits électroniques miniaturisés.

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