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  格拉赫于1889年8月1日出生于黑森-拿骚省比布里希,他于1908年进入蒂宾根大学就读,并在弗里德里希·帕邢的教导下于1912年获得博士学位。他的博士论文的主题是关于辐射的测量。取得博士学位后,他继续担任1911年开始当的帕邢的助理。到了1916年,格拉赫在蒂宾根获得了特许任教与大学讲师资格。当时正值第一次世界大战时期,因此格拉赫在1915至1918年间参军,并于耶拿担任马克斯·维恩属下的无线电报员。除此之外,他还当过的炮兵,那时候他为鲁道夫·拉登堡的下属。

  1917年,格拉赫成为了哥廷根大学的讲师,而在1919至1920年间,他则担任拜耳公司的前身,位于伍珀塔尔的法本公司物理实验室的负责人。1920年,他到法兰克福大学担任助教与讲师,1年后正式成为教授,并在同年11月与奥托·施特恩合作发现原子在磁场中取向量子化的现象,是为施特恩-格拉赫实验。奥托·施特恩也因此获得了1943年的诺贝尔物理学奖,获奖理由是「对分子束方法的发展以及对质子磁矩的发现」。获奖理由中没有提及施特恩-格拉赫实验,因为当时格拉赫已经成为纳粹科学家了。  1925年,格拉赫收到了蒂宾根大学邀请他成为该大学教授的来电后,他辞去法兰克福大学的教授一职,以接替帕邢的位置。而在1929年格拉赫则收到来自慕尼黑大学的电话,这次为担任因病逝世的威廉·维恩的大学讲师位置。他担任这职务直到在1945年5月被美国和英国的武装部队逮捕。在1944年1月1日,格拉赫取代亚伯拉罕·以扫,正式成为帝国研究委员会的物理学主任和核物理的全权代表。同年4月创立了《帝国物理学报》(),是为《物理杂志》()的副刊。而在1937年至1945年间,格拉赫一直都是马克斯·普朗克学会的前身威廉大帝学会的监事会成员。1946年二战结束后,他仍然是该处最具影响力的成员。  在被英国和美国武装部队拘留在法国与比利时时,格拉赫协助美国进行曼哈顿计划一部分的阿尔索斯行动。1945年7月到1946年1月,他则被拘留在英格兰高德曼彻斯特的农场大厅里,并与其余10位参加过研制核武器的德国科学家进行伊普西龙行动。1946年,格拉赫获释后重返德国,并成为了波恩大学的客座教授。1948年,他成为了慕尼黑大学实验物理学和物理学部的主任,1957年离职。在此期间格拉赫曾经在1948年至1951年任该校校长。  在1949至1951年期间,格拉赫是弗劳恩霍夫协会的创会主席,他在任时曾积极促进应用科学的研究。除此之外,他在1949至1961年间也是德国维护和促进科研协会的副总裁。  另外,格拉赫亦是其中一位于反对西德重整核子武器军备的《哥廷根宣言》上签字的人。

  1979年8月10日,格拉赫于慕尼黑逝世,终年90岁。
瓦尔特·格拉赫(,1889年-8月1日-1979年-8月10日),德国物理学家,于1921年与奥托·施特恩通过施特恩-格拉赫实验共同发现原子在磁场中取向量子化的现象,以此闻名。