1915年6月15日，位於美國中北部密執安州一個風景秀麗的小鎮——阿博，卡爾·V·韋勒醫生的家裡，有一個男孩呱呱落地，他就是後來成為美國著名的生理、生物和醫學專家的托馬斯·哈卡勒·韋勒（Thomas Huekle Weller，1915-）。
受到家庭潛移默化影響的韋勒，從少年時代起就對醫學和生物學產生了濃厚的興趣。家鄉阿博的河流、樹林、草地仿佛是一座巨大的自然博物館，把小韋勒帶人夢幻般的境界。那色彩斑斕的蝴蝶、奇特的昆蟲、豔麗的小魚小蝦都成了韋勒追逐、捕捉和採集標本的對象。有一次，韋勒把捉來的小魚放到缸子里養著，每天還用麵包渣去喂牠們。可過了幾天，有一條小魚突然死去，韋勒看到死去的小魚很是傷心，久久不肯扔掉。突然一個念頭萌發了出來，何不用刀子剖開魚肚子，看看是不是餓死的呢？當他用小刀把魚肚子切開後驚異地發現：小魚的肚子裡竟然還有一些乳白色的小蟲子在蠕動，他認為這就是魚的後代，並希望爸爸來證實他的想法。但爸爸告訴他「這乳白色的東西不是魚的後代，而是魚體內的寄生蟲。」爸爸的話引起了他一連串的遐想：「是寄生蟲把魚弄死的嗎？」「牠們怎樣鑽進魚體內的呢？」「別的動物體內以及人體內有沒有寄生蟲呢？」..····經過爸爸的開導，他弄明白了一些基本道理，寄生蟲除了魚體內有之外，別的動物體以及人體內都有。人體內的寄生蟲時刻危及人的生命，應該好好讀書，長大了從事消滅寄生蟲的研究，從此韋勒比同齡的孩子更加酷愛生物學。
1932年，17歲的韋勒考入了密執安大學學習。在少年時就對生物學頗感興趣的韋勒，決心在醫學動物學專業學習。虛心好學，接受知識和理解知識的能力很強的韋勒，很快就獲得G·R·拉爾教授和A·E·韋特海德教授的讚賞。他們熱心栽培這個酷愛事業、頭腦聰穎的大學生。幾年的大學生活使他受益匪淺，知識面拓寬、專業基礎加厚，以優異成績從密執安大學畢業，並於1936年獲文學學士學位。
大學畢業後的韋勒留校繼續深造，由L·J·托馬斯教授和W·w·科特擔任專門指導教師，以學校的生物學研究室為基地來研究魚類寄生蟲。1937年，22歲的韋勒獲取理科碩士學位。
為學得更多的知識，他慕名來到位於波士頓的群英匯萃、人才輩出，比密執安大學聲望高得多的哈佛大學求學。這裡師資力量雄厚、實驗設施齊備、試驗手段先進，確是韋勒求學深造的天堂。他入醫學系學習生理醫學，並得到寄生蟲專家E·E·泰薩和D·L·奧格斯汀等名師的指點。他在比較病理學和熱帶醫學方面進步很快。哈佛大學給了韋勒許多關於寄生蟲學的知識和有關的實驗技能，為他以後的發展打下了良好的基礎。然而，對他後來的科研方向和發展成名起決定性作用的是，他在這裡與約翰·富蘭克林·恩德斯的相逢。韋勒初到哈佛大學時，就瞭解到已在醫學系的恩德斯正在研究病毒培養的課題，但他並沒有給予注意。後來在一次學術討論會上，韋勒對恩德斯報告的正在細菌研究室，嘗試進行迴轉試管法培養病毒的試驗項目產生了濃厚的興趣。從比較病理學的角度去考慮，韋勒逐漸認識到他所研究的項目意義非凡。於是韋勒拜恩德斯為師，向他學習病毒學和病毒組織培養的方法。此後相當長時間，他都把自己的聰明才智用於對病毒學的探索與研究上。
韋勒在1940年獲醫學博士學位，那時他才25歲，留在哈佛大學醫學系繼續從事科研和講授比較病理學、熱帶醫學和細菌學等課程。1941年，韋勒開始獨立進行水痘病毒培養的試驗，併到波士頓醫院進行實際臨床。然而他臨床不到一年，就遇上珍珠港事件的爆發，美國參戰。因戰爭需要，1942年韋勒加入美國陸軍軍醫團，任中尉軍醫。針對戰爭中，美國士兵多在海外參戰，水土不服，經常出現頭暈、惡心等不適應癥狀，而且傳染病、流行病迅速在軍中傳播的情況，韋勒在波多黎各安泰爾醫學研究所進行細菌、病毒和寄生蟲等有關方面課題的研究，並取得了成績，不久就被破格提昇為少校軍醫。
1945年，第二次世界大戰以盟國勝利而宣告結束，已年滿30歲的韋勒與凱恩琳·R·法赫小姐結為伉儷。他們共有四個孩子，兩男兩女。
1946年，韋勒出任波士頓兒童醫院醫學研究所副所長，邊指導臨床醫療邊進行有關的科研工作。1947年，受恩斯德邀請在該醫院籌建傳染病研究所，他倆通力合作陸續完成了許多重要課題的研究。自1948年開始，他們進行了非神經組織中培養小兒麻痹（脊髓灰質炎）病毒方法的研究，第二年取得成功。他們的這項科研成果，對病毒學、病理學及醫學等方面均具有重要意義。因而，韋勒、恩德斯及另一位合作者弗雷德里克·羅賓斯三人同獲1954年度的諾貝爾生理學及醫學獎。時年的韋勒，年僅39歲。
在此期間，韋勒還被聘為哈佛大學醫學系熱帶公共衛生部講師，1949年被提昇為助理教授，1950年被提昇為副教授。1953—1959年期間，韋勒一直擔任美國陸軍流行病和寄生蟲病學委員會委員長。1954年，哈佛大學授予他名譽教授稱號。1956年，韋勒的母校授予他名譽法學博士學位。
韋勒所從事的研究工作主要分兩大部分：一是寄生蟲病學：二是病毒學。寄生蟲病學方面，尤其對於蟯蟲病和血吸蟲病兩種的研究成果顯著，並取得過一定的成績。特別在對水痘和帶狀皰疹病毒的研究上，做出過卓越貢獻。當時，人們還不清楚水痘與帶狀皰疹之間的聯繫，只是有人提出過牠們可能由兩種具有共同抗原結構的病原體所引發的。韋勒以豐富的臨床病例，採取組織培養法來培養病毒，結果通過顯微鏡發現：水痘皰疹漿液與帶狀皰疹漿液中的病毒則完全相同。從而韋勒發表了自己的觀點：水痘與帶狀皰疹的病原為同一種病毒，之所以表現出來為兩種不同的臨床病型，只是因為患者機體的免疫反應性不同。鑑於上述原則，米勒認為在診斷及治療水痘和帶狀皰疹這兩種疾病時，可以採用完全相同的辦法和施用同種藥物。當然，藥量要視情況而定。幾十年來現代醫學科學的發展和臨床積累的資料，已完全證實了韋勒的觀點，人們已經公認了水痘和帶狀皰疹的病毒完全相同，這種病毒簡稱為V—z病毒。
1954年諾貝爾生理學及醫學獎的頒布，給予韋勒以極大的鼓舞，促使他在科學研究的不平坦征途上繼續攀登新高峰。1955—1956年，韋勒針對發生在小兒身上的一種怪病進行研究。這種怪病的癥狀是：假如在胎兒時期就已感染，那麼這樣的胎兒就可能早產或死在母腹中，既使出生也可能染上黃疸、肝大、血小板減少性紫癜、脈絡視網膜炎、視神經萎縮等疾病，或者造成中樞神經系統的輕度損傷，使兒童智力低下等等。這種怪病由於病理尚未搞清楚，疹斷或治療便成為一句空話，下一代的健康將受到嚴重影響。為此，韋勒與其他許多醫務工作者一道全身心地投入了研究。
經過繁重的研究工作，韋勒大膽地提出一種設想：這種怪病可能是由於目前尚不知道名的病毒引起來的。後來又經過別的醫學科學家的研究，證實了韋勒的設想是正確的。1960年，醫學界將這種病毒定名為「巨細胞病毒」，把這種怪病稱為「巨細胞病毒感染」。
此外，韋勒對於流行性胸膜痛等病症也作了出了卓有見地的研究。同時，他還發表過許多關於寄生蟲病學、病毒學和細菌學等方面頗有學術價值的論文和專著，為科學大廈增光添彩。為表彰他的貢獻，美國國家科學研究院於1963年授予他雷德萊獎（表彰對醫學科學有特殊貢獻的美國人）。1964年，他擔任美國熱帶醫學和衛生學會會長。在美國，他堪稱是一位有突出貢獻的生理學和醫學家。