彭齐亚斯1933年出生于德国的慕尼黑，后随全家移居美国。是1939年二战爆发前最后一批逃离纳粹德国的难民。到达美国后就读于纽约市立学院，1954年毕业于物理系，毕业后在陆军通讯兵团服役。两年后，彭齐亚斯进入哥伦比亚大学就读，1958年获得硕士学位，1962年获得博士学位。而后任职于新泽西州霍姆代尔附近克劳福德山的贝尔电话公司。

　　1964年，彭齐亚斯和同在贝尔电话公司工作的威尔逊使用一具为早期通讯卫星设计的天线，接收到了来自天空的均匀、且不随时间变化的讯号。1965年，他们二人在《天体物理学报》上发表了题为《在4080兆赫上额外天线温度的测量》的论文，宣布了这个发现。随后，普林斯顿大学的狄克等人在同一杂志上解释道，这就是宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射的发现为宇宙大爆炸理论提供了有力证据。彭齐亚斯和威尔逊也因此获得1978年诺贝尔物理学奖。

　　六十年代初，为了改进与“回声”（Echo）和“电视星”（Telstar）卫星的通讯，和R.W.威尔逊合作建立6米号角式接收天线系统，其定向灵敏度高于其他射电望远镜。彭齐亚斯又制造一个氦致冷参考源，R.W.威尔逊也改进了一套对比天线温度的开关装置。

　　1964年，当他们测量银晕气体射电强度时，发现存在着无法消除的背景辐射，指出波长7.35厘米的微波噪音相当于3.5K黑体辐射。背景辐射的各向同性程度极高，在以后的长时期测量中，还发现没有季节性变化。他们与麻省理工学院、普林斯顿研究院的天文学家共同探讨，并把辐射温度订正为2.7K，于1965年7月将发现公诸于世，被称为3K宇宙背景辐射。彭齐亚斯和R.W.威尔逊认为，3K微波背景的发现是对大爆炸宇宙学的有力支持。