惠特尼的祖父是语言学家，外祖父是著名天文学家S．纽康门（1897—1898年曾任美国数学会主席），父亲是法官。他少时喜欢制作机械玩具，并没有数学上的偏爱。据他自己讲，唯一与数学家生涯有关的是在9岁时思考能被9整除的数的公式，认为与10有关，而且据此推出被11整除的数的公式。小学、中学期间只学一点点数学。
1921—1923年，到瑞士上学，学一年法文、一年德文之外就学爬山。
1924年，上耶鲁大学学习物理，其间也没听过数学，所用的微积分是他自修的，学完也就忘了。
1928年，取得物理学的学士学位后，又继续专攻音乐。
1929年，取得音乐学士学位。他一生热爱音乐，有高度音乐才华，会弹奏钢琴，演奏小提琴、中提琴、双簧管等乐器，曾担任普林斯顿交响乐团首席小提琴手。还爱好爬山，《全集》中有他14岁时站在险峻的瑞士阿尔卑斯山峰顶端的照片。大学毕业后，由于对四色问题感兴趣，去哈佛大学考G·D·伯克霍夫的博士研究生，但第一次考试没有通过，这使伯克霍夫极为恼火。不过伯克霍夫还是收留了这位后来决不逊于自己的学生，而且在自己不专攻的领域指导他。不久，惠特尼的论文就一篇接一篇地出来了，在他1932年拿到博士学位时，他写了近10篇论文，完全是图论的。博士论文的题目是“图的着色”，其中定义及计算“色数”。
1931—1933年，任美国国家研究委员会研究员。
1933年，在哈佛大学数学系任讲师，1946年升为教授。这时，他的方向也从图论改为拓扑。
1935年9月。参加在苏联莫斯科举行的国际拓扑学大会。而这次大会成为拓扑学史的里程碑，用他最后一篇论文的题目来说就是“莫斯科1935：拓扑学移向美国”。文中写道，会上H。霍普夫成为他最喜欢的拓扑学家，当时所有大人物都去了，拓扑学的面貌正在改变：四个人不约而同地引进上同调，同伦论也正式出现，在向量场问题上的应用导致纤维丛概念的产生，而这种大改变与惠特尼的工作密不可分，也决定了惠特尼后来10年的工作方向。
第二次世界大战期间，他参与战时研究工作。
1943—1945年，在科学研究发展局国防研究委员会应用数学组搞研究。
战后，他在美国数学会作1946年度大会讲演，题目是“光滑流形的拓扑学”。
1948一1950年，任美国数学会副主席。
1944—1949年，任《美国数学杂志》的编辑。
1949—1954年，任《数学评论》的编辑。
1950年，任在哈佛召开的国际数学家大会程序委员会委员，在大会上作“n维空间中的r维积分”的报告。
1952年，被任命为普林斯顿高级研究院教授，1977年退休。这个时期他曾任美国国家科学基金会数学组第一任主席。
1966一1967年，任国家研究委员会支持数学科学研究委员会委员。
1967年起，他的兴趣完全转向数学教育，特别是中小学教育。他亲自深入课堂，了解学生的思想及感觉，发现数学教学中许多问题。他指出小孩的直觉方式与数学家的方式十分接近。当时的学校教学目标狭窄，语言贫乏，学生碰到问题只会代公式，没有学会思考。教学是灌输莫名其妙的概念以及应付标准化的考试，学生只能被动接受。为此他制订了教师进修计划，写了教师指导教材。他是美国、英国、比利时、巴西等国的数学教学的顾问。
1979—1982年，任国际数学教育委员会中心主席。
1989年3月10日，去世。
由于他的非凡贡献，他获得很多荣誉。
1945年，被选为美国国家科学院院士。
1976年，被授予美国国家科学奖章。
1982年，获沃尔夫奖。
1985年，以其一生成就获美国数学会斯蒂尔奖。
