Urodził się w Burlington (stan Massachusetts). W 1978 ukończył studia w dziedzinie biochemii na Brandeis University, następnie podjął pracę na tej uczelni. Obronił doktorat na Tufts University w Bostonie, w latach 1989-1995 pracował na Harvardzie, następnie na Rockefeller University w Nowym Jorku (profesor neurobiologii i biofizyki). Jest członkiem amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk. Został wyróżniony m.in. prestiżową Nagrodę Alberta Laskera (1999).
W 2003 przyznano mu (oraz Peterowi Agre) Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Uhonorowano go za prace nad odkryciem kanałów jonowych (głównie potasowego) w błonach komórkowych, przez które mogą przenikać woda (co badał Agre) i wybrane jony (co stanowiło przedmiot badań MacKinnona).
Badania te pozwoliły określić mechanizm transportu jonów przez kanały jonowe, a szczególnie procesów ich otwierania i zamykania oraz zdolności wybiórczego transportu tylko danych jonów.
W 1998 MacKinnon określił – przy zastosowaniu rentgenografii strukturalnej – budowę przestrzenną kanału transportującego potas.
