Jako zdolny uczeń otrzymał stypendium na studia na Uniwersytecie w Chicago, gdzie rozpoczął naukę w 1902. Zwrócił tam na niego uwagę profesor Robert Millikan, ale z powodów finansowych Davisson został zmuszony do przerwania nauki. Wrócił do Bloomington i zaczął pracować w przedsiębiorstwie telefonicznym.
W roku 1904, dzięki rekomendacji Millikana, otrzymał pracę asystenta przy katedrze fizyki w Uniwersytecie Purdue, gdzie pracował do sierpnia 1905, a we wrześniu tego samego roku, raz jeszcze dzięki rekomendacji Millikana, został wykładowcą fizyki na Uniwersytecie w Princeton. Pracował tam do 1910, kilkakrotnie w tym czasie odwiedzając Uniwersytecie w Chicago, w którym uzyskał tytuł magistra w 1908. Stopień doktora otrzymał w 1911 w Princeton[3][4].
W latach 1911–1917 pracował w Carnegie Institute of Technology. W kwietniu 1917 chciał wstąpić do wojska, jednak nie został przyjęty i w czerwcu tego samego roku przyjął propozycję pracy – na czas wojny – w laboratoriach przedsiębiorstwa Bell Telephone w Nowym Jorku. Po zakończeniu wojny zaoferowano mu stanowisko profesora w Carnegie, jednak zdecydował się pozostać w przedsiębiorstwie Bella[3][4].
W 1919 rozpoczął serię eksperymentów, które w 1927 przyniosły odkrycie dyfrakcji elektronów w kryształach (część z tych prac prowadził wspólnie z Lesterem Germerem). Za to odkrycie otrzymał w 1937, jako pracownik Bell Telephone Laboratories[3], Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki[3][4].
Ojcem Clintona Davisson Joseph Davisson (rzemieślnik), a matką – Mary z domu Calvert (nauczycielka). Ożenił się w 1911 z Charlotte Sarą Richardson, siostrą Owena W. Richardsona (laureata Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1928). Mieli trzech synów i córkę. Jeden z synów, Richard Davisson (1922–2004), również został fizykiem[4].
