Durante la seconda guerra mondiale ha lavorato al progetto della bomba atomica. Nel 1949 ha contribuito allo sviluppo fondamentale della teoria sul momento quadrupolare riguardante l'asfericità dei nuclei atomici. La sua teoria è stata poi confermata dagli ulteriori sviluppi di Aage Niels Bohr e Ben Roy Mottelson. Rainwater ha contribuito anche alla comprensione scientifica sui raggi X e ha partecipato alla Commissione sull'energia atomica e a progetti di ricerca navale. Si è unito alla facoltà di fisica presso la Columbia nel 1946, dove ha raggiunto il grado di professore ordinario nel 1952. È stato nominato Professore Pupin di Fisica nel 1982. Ha inoltre ricevuto l'Ernest Orlando Lawrence Award per la fisica nel 1963. Rainwater è morto il 31 maggio 1986 a Yonkers.