Отец Рейнуотера умер в 1918 г. от испанки. Рейнуотер получил степень бакалавра по физике в Калтехе в 1939 г. После этого он поступает в аспирантуру в Колумбийский университет (США) и получает степень доктора в 1946 г. Во время второй мировой войны он работал в атомном проекте. В 1949 г. он приступил к разработке своей теории, согласно которой не все атомные ядра обладают сферической симметрией. Тезисы этой теории были позже проверены и подтверждены в экспериментах Бора и Моттельсона. Также Рейнуотер внёс вклад в понимание природы рентгеновских лучей. Участвовал в работе комиссии по атомной энергии и исследовательских проектах ВМС США. С 1952 г. работал на физическом факультете Колумбийского университета, где в 1982 г. был удостоен звания профессора физики.