Майман родился в Лос-Анджелесе. В юности для оплаты учёбы в колледже занимался починкой электро- и радиоприборов. В 1949 году окончил университет Колорадо и получил степень бакалавра в области инженерной физики. После этого он поступил в Стэнфордский университет, где получил степень магистра в 1951, а позже и степень кандидата наук по физике (1955).
В 1955 присоединяется к исследованиям в Хьюисской научно-исследовательской лаборатории, Майами. Маймана особенно интересует мазер, который впервые был разработан независимо Ч. Таунсом в Америке и Н. Басовым и А. Прохоровым в СССР в 1955.
7 июля 1960 года Теодор Майман провел презентацию первого лазера. Лазер представлял собой монокристалл искусственного рубина, который создавал интенсивное излучение красного цвета. Луч лазера может преодолевать длинные расстояния с небольшой дисперсией и может концентрировать оптическую энергию на маленьком пятне.
Майман основал собственную компанию «Корад Корпорейшн», которая стала ведущим разработчиком и изготовителем мощных лазеров.