Anderson, elev till bl.a. R.A. Millikan, började 1930 studera gammastrålning och kosmisk strålning. I samband härmed upptäckte han 1932, på ett dimkammarfoto, det första spåret av en partikel av antimateria, antielektronen (positronen), teoretiskt förutsagd av Dirac 1928. Året därpå lyckades han påvisa existensen av positroner med utnyttjande av gammastrålning.