Nació en Moubnt Pleasent, Iowa en 1914. Estudió y se graduó en 1935 del Iowa Wesleyan College. Posteriormente estudió en la Universidad del mismo estado recibiendo un Ph.D en 1939.
Desde el año de 1947 comenzó a trabajar como director del grupo de investigadores sobre grandes alturas en el laboratorio de física aplicada y luego en 1952 en la Universidad de Iowa. En este tiempo ideó el procedimiento para el lanzamiento de cohetes desde globos que se conoció como Rockoon.
Dirigió la construcción del cohete Aerobe y posteriormente participó en la primera misión exitosa de los estados unidos en la carrera espacial en el Explorer. Con los datos dados por el satélite Explorer I lanzado en Enero de 1958, Van Allen descubrió la existencia de dos cinturones de radiación que rodean la Tierra
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