Knowles mengenyam pendidikan menengah di Berkshire School di Sheffield, Massachusetts. Ia kemudian diterima di Universitas Harvard setelah lulus ujian College Board. Merasa terlalu muda untuk kuliah, Knowles menghabiskan waktu satu tahun di sebuah sekolah persiapan masuk perguruan tinggi, bernama Phillips Academy di Andover, Massachusetts. Pada akhir tahun, ia meraih penghargaan pertamanya di bidang kimia, yaitu Penghargaan Boylston senilai $ 50 dari sekolahnya.[2]
Setelah setahun di sekolah persiapan, Knowles akhirnya berkuliah di Harvard, di mana ia mengambil jurusan kimia, memusatkan perhatian pada kimia organik. Ia menerima gelar sarjana pada tahun 1939, dan melanjutkan studinya di Universitas Columbia untuk sekolah pascasarjana.[2]
Knowles juga adalah yang pertama menerapkan katalisis logam enantioselektif terhadap sintesis skala industri; saat bekerja untuk Monsanto Company, ia mengembangkan langkah hidrogenasi enansioselektif untuk produksi L-DOPA, dengan menggunakan ligan DIPAMP.[6][7]
Kehidupan pribadi
Setelah pensiun pada tahun 1986, Knowles tinggal di Chesterfield, Missouri. Pada masa pensiun, ia mengelola lahan pertanian seluas 100 acre yang diwarisi oleh istrinya. Ia menikah dengan istrinya, Nancy, selama 66 tahun dan memiliki empat anak, Elizabeth, Peter, Sarah dan Lesley McIntire. Ia juga memiliki empat cucu. Knowles meninggal di Chesterfield pada tanggal 13 Juni2012 pada usia 95. Ia dan istrinya sebelumnya menyatakan bahwa lahan pertanian mereka akan disumbangkan untuk diubah menjadi taman kota setelah kematian mereka.[8]