Zürichen jaio zen eta Leipzigeko Unibertsitatean egin zituen ikasketak. 1934an, Stanfordeko Unibertsitatean sartu zen irakasle gisa. Blochek garrantzi handiko lanak egin zituen gai solidoen ezaugarri elektrikoen eta magnetikoen teoriari buruz. 1952an, Fisikako Nobel Saria irabazi zuen, Edward M. Purcell amerikar fisikariarekin batera, nukleoaren ezaugarri magnetikoak zehazteko metodo sinple baina zehatza aurkitu izanagatik. 1939an, neutroien ezaugarri magnetikoak zehazteko esperimentu bat asmatu zuen.