Родился в Ярославской губернии в многодетной семье кузнеца. Детство провёл в Пензе, где учился в школе имени В. Г. Белинского, которую окончил в 1926 году в 15 лет.
Поступал одновременно в три института, но ни в один из них не был принят по возрасту. В 1927 году поступил в Московское высшее техническое училище, затем в 1928 году перевелся в Ленинградский политехнический институт на физико-механический факультет, и в 1931 году закончил уже образованный Ленинградский физико-механический институт с присвоением квалификации инженера-физика. Ученик академика А. Ф. Иоффе. Аспирантуру закончил досрочно.
С 20 марта 1932 года работает в Ленинградском физико-техническом институте, доцент. Был секретарем комсомольского коллектива образованного комбината институтов. Усовершенствовал камеру Вильсона для изучения космических лучей в стратосфере.
Академик А. Ф. Иоффе руководил научной программой предстоящего полёта, состоящей из 5 разделов: исследование космических лучей, магнитных явлений, состава атмосферы, проведение аэрофотосъемки, медико-физиологические исследования. Стратонавтам «Осоавиахима-1» предстояло получить новые сведения о физическом состоянии верхних слоев атмосферы, химическом составе воздуха, природе космических лучей, интенсивности космического излучения, величине напряженности магнитного поля Земли в стратосфере. Для экспериментов стратостат оснастили 34 приборами, созданными в Главной геофизической обсерватории, а также в Радиевом и Физико-техническом институтах. Полет заинтересовал и ученых Института экспериментальной биологии, решивших отправить в стратосферу «команду» мушек-дрозофилл. А. Ф. Иоффе предложил Усыскину участвовать в полете на стратостате, а его дублером стать Н. Рейнову.
Полёт стратостата «Осоавиахим-1» был совершён 30 января 1934 года. Стратостат достиг рекордной высоты — 22 км, однако завершился аварией. Все три члена экипажа погибли.
На утреннем заседании XVII съезда ВКП(б) 31 января 1934 г. было зачитано сообщение:
2 февраля 1934 года делегаты съезда в полном составе присутствовали на похоронах, урны с прахом стратонавтов были захоронены в Кремлёвской стене.
Почтовая марка СССР, 1934 год
Почтовая марка СССР, 1944 год