Walter Houser Brattain nació en Amoy, China, el 10 de febrero de 1902, hijo de Ross R. Brattain y Ottilie Houser. Pasó su infancia y juventud en Washington. Se graduó en Whitman College en 1924. Recibió el máster en University of Oregon en 1926 y se doctoró en University of Minnesota en 1929 con su tesis sobre el impacto de los electrones en el vapor de mercurio.
Después de trabajar como físico en el National Bureau of Standards, en 1929 se incorporó a la compañía Bell Telephone Laboratories. La investigación sobre las propiedades de las superficies de los sólidos y en particular el de la estructura atómica de un material a nivel superficial, fue su principal campo de trabajo en esta compañía. Registró diversas patentes y es autor de numerosos artículos sobre física del estado sólido.
Es uno de los físicos que inventó el transistor de germanio. Se anunció por primera vez en 1948 y se terminó en 1952, empleándose comercialmente en radios portátiles, audífonos y otros aparatos. En 1956 compartió el Premio Nobel de Física con John Bardeen y William B. Shockley por el diseño del transistor de germanio, ingenio cuyo posterior desarrollo fue la base de los modernos microprocesadores.
El transistor es un dispositivo de tres terminales que surge en los Laboratorios Bell de la ATT. Se buscaba un conmutador de estado sólido para ser utilizado en telefonía y para reemplazar tanto a los relés como a los sistemas de barras. Luego se contemplaba la posibilidad de obtener el reemplazo de la válvula de vacío.
En 1935 se casó con la Dr. Keren (Gilmore) Brattain, tuvieron un único hijo, William Gilmore Brattain. En 1958 volvió a casarse con la Sra. Emma Jane (Kirsch) Miller. Murió el 13 de Octubre de 1987 en Seattle, Washington, USA.
