1933年入耶鲁大学主修心理学，受到了新行为主义的严格训练，1937年获文学学士学位，毕业后进入布朗大学攻读实验心理学，并于1939年和1940年分别获得理科硕士学位和实验心理学博士学位。
1940－1949年执教于康涅狄格大学，期间曾于1945－1946年任宾夕法尼亚州立大学教授，1949－1958年任美国空军知觉和动作技能实验室主任。1958－1962年任普林斯顿大学心理学教授，并从事学校知识科目及技能科学教学的实验研究。1962－1965年任宾夕法尼亚州匹兹堡的美国科研工作协会研究主任，研究人类行为、教育方法以及教育程序的设计与评价。1966－1969年任加利福尼亚大学伯克利分校教育心理学教授，负责建立地区的教育实验室，管理教育方面的研究生培训计划，且继续研究学校的学科教学。1969－1985年任佛罗里达州立大学教育研究所教授，期间完成了学习层次、学习结果的种类以及成人电视学习的研究。第二次世界大战期间，他曾应征入伍，作为航空心理学家从事测量、选拔和训练飞行员的研究工作。
加涅的兴趣集中在学习理论、教学设计乃至教育技术学基础理论的研究和构建上，并因其教学理论而闻名。他在心理学上的研究，不囿于某以流派思想，而采折衷主义兼取行为、完形及认知三方面的学习理论，并配合教学实践构建了他的教学理论。教学理论是指在学校教学情境中如何教与学生如何学，从而达到预定教学目标的理论。以下三点是其教学理论的基本要义：
教学目标是教师教学之前根据教材性质和学生条件所预定的目标，希望经过教学活动后学生在知识、技能及身心等各方面可能产生的改变。他将教学目标分为5方面：
发展智力技能。智力技能（intellectual skill）是指学生学到在学习情境中如何运用符号去获取知识的能力。
学习认知策略。认知策略（cognitive strategy）指个人学习时在心理上运用他以前学得得知识经验，凭记忆去辨别、选择、思维、分析、归纳，从而获得新知识得一切方法。
获得语文知识。语文知识（verbal information）指籍由口语或文字所表达得知识。这是成功接受教育得前提。
学到运动技能。运动技能（motor skill）指学得的一种能力，此种能力由肌肉活动时所显示的速度、准确、力量、平衡等特征表现。
培养良好态度。态度（attitude）指个体对人、对己、对事在心理上所存有的认知和情感倾向，态度是习得的。
加涅认为学生在校学习的知识，在性质上包括不同学习阶层。学习阶层（learning hierarchy）指从学生学习能力发展的观点，说明学习行为是由简而繁，由基层到高层逐渐建立的，每一阶层是低级阶层的延伸和高级阶层的基础。1968年，他按学习复杂性程度把学习分为8个阶层：
信号学习（signal learning）：指经由经典条件作用学到的一些反应。
刺激-反应联结学习（stimulus-response learning）：指经由操作条件作用学到的一些条件反应。此类学习将是动作学习与语文学习的基础。
连锁化（chaining）：指将数个刺激发应联结成较为复杂行为的历程。
语文联结（verbal association）：指将多个单字联结成语句表达完整意义的历程。
多重辨别（multiple discrimination）：指对相异的刺激能够辨别，对不同刺激表现出不同的反应。
概念学习（concept learning）：指对不同事物能够根据自己的标准予以分类处理，并给予各类别不同名称。
规则学习（rule learning）：指能够理解由数个概念构成的规则（如四边四角相等者为正方形）。
问题解决（problem solving）：指能灵活运用概念与原则解决问题的历程。
八个学习阶层的前四个是在幼儿期自行学得的，后四个则与学校教学有密切关系。教师应了解学生在学习阶层上的个别差异。
教学是教师教学生学的互动历程。根据教学目标教学，学生的知识、技能、态度等学习，都产生在教学历程之中。传统教学的缺点是教学后才检查学生成绩，此种做法只能评定学生成绩高低，对教学改进无大助益。针对此加涅提出掌握教学历程八阶段的建议：
提示教学目标引起学生学习动机；
引导学生主义使之理解所学教材的意义；
确认学生已经学到相当程度；
提供联系机会使学生将所学得者输入长期记忆；
以问答方式检查学生能否将记忆中的知识检索使用；
设计新的问题情境考验学生的学习迁移能力；
课后根据教学目标综合检查；
最后以回馈方式让学生知道自己的成绩并予以鼓励，借以对其学习产生强化作用。
加涅从学习和记忆的信息加工理论中推论出九个重要而有序的阶段，他称之为学习过程。这九个阶段可以分为三个部分，即准备、操作和迁移。加涅认为，将学习过程与教学事件相联系对有效的教学设计来说，有深远的意义。“准备”包括注意、预期目标和提取原有知识。对应的教学事件是指引注意、告知目标和提示回忆原有知识。“操作”包括选择性知觉、语义编码、反应和强化。对应的教学事件是呈现教材、提供学习指导、引出作业和提供反馈。“学习迁移”包括提取知识和技能一般化。对应的教学事件就应该是评估作业和促进保持与迁移。
注意（attending）：使学生注意刺激；
预期（expectancy）目标：使学生预设学习目标；
提取原有知识（retrieval to working memory）：使学生回忆起过去所学的知识和技能；
选择性知觉（selective perception）：使重要之刺激特征暂存于运作记忆（短期记忆)）中；
语义编码（semantic encoding）：将刺激特征和相关信息转移至长期记忆；
反应（responding）：要求学生反应；
强化（reinforcement）：证实学生之学习目标达成；
提取知识（retrieval clues）：为日后学习结果的回想提供额外线索；
技能一般化（generalize）：增进学习迁移至新的情境。
在加涅以前的教育心理学，多半是将心理学上根据动物实验所得学习原理直接用于学校教学，结果证明是不切实际的。加涅的教学理论纠正了这一缺点。他的教学理论是根据教学目标及学生如何学、教师如何教三者的交互关系而构建的。因此一般公认加涅的教学理论使教育心理学的发展向前迈进了一大步。
他曾当选为美国心理学会教育心理学分会主席，美国教育研究会主席。他曾于1972年获美国教育研究协会杰出教育研究奖，1974年获桑代克教育心理学奖章，1982年获美国心理学会应用心理学史密斯纪念奖章。
