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  格拉赫於1889年8月1日出生於黑森-拿騷省比布里希,他於1908年進入蒂賓根大學就讀,並在弗里德里希·帕邢的教導下於1912年獲得博士學位。他的博士論文的主題是關於輻射的測量。取得博士學位後,他繼續擔任1911年開始當的帕邢的助理。到了1916年,格拉赫在蒂賓根獲得了特許任教與大學講師資格。當時正值第一次世界大戰時期,因此格拉赫在1915至1918年間參軍,並於耶拿擔任馬克斯·維恩屬下的無線電報員。除此之外,他還當過的炮兵,那時候他為魯道夫·拉登堡的下屬。

  1917年,格拉赫成為了哥廷根大學的講師,而在1919至1920年間,他則擔任拜耳公司的前身,位於伍珀塔爾的法本公司物理實驗室的負責人。1920年,他到法蘭克福大學擔任助教與講師,1年後正式成為教授,並在同年11月與奧托·施特恩合作發現原子在磁場中取向量子化的現象,是為施特恩-格拉赫實驗。奧托·施特恩也因此獲得了1943年的諾貝爾物理學獎,獲獎理由是「對分子束方法的發展以及對質子磁矩的發現」。獲獎理由中沒有提及施特恩-格拉赫實驗,因為當時格拉赫已經成為納粹科學家了。  1925年,格拉赫收到了蒂賓根大學邀請他成為該大學教授的來電後,他辭去法蘭克福大學的教授一職,以接替帕邢的位置。而在1929年格拉赫則收到來自慕尼黑大學的電話,這次為擔任因病逝世的威廉·維恩的大學講師位置。他擔任這職務直到在1945年5月被美國和英國的武裝部隊逮捕。在1944年1月1日,格拉赫取代亞伯拉罕·以掃,正式成為帝國研究委員會的物理學主任和核物理的全權代表。同年4月創立了《帝國物理學報》(),是為《物理雜誌》()的副刊。而在1937年至1945年間,格拉赫一直都是馬克斯·普朗克學會的前身威廉大帝學會的監事會成員。1946年二戰結束後,他仍然是該處最具影響力的成員。  在被英國和美國武裝部隊拘留在法國與比利時時,格拉赫協助美國進行曼哈頓計劃一部分的阿爾索斯行動。1945年7月到1946年1月,他則被拘留在英格蘭高德曼徹斯特的農場大廳裡,並與其餘10位參加過研製核武器的德國科學家進行伊普西龍行動。1946年,格拉赫獲釋後重返德國,併成為了波恩大學的客座教授。1948年,他成為了慕尼黑大學實驗物理學和物理學部的主任,1957年離職。在此期間格拉赫曾經在1948年至1951年任該校校長。  在1949至1951年期間,格拉赫是弗勞恩霍夫協會的創會主席,他在任時曾積極促進應用科學的研究。除此之外,他在1949至1961年間也是德國維護和促進科研協會的副總裁。  另外,格拉赫亦是其中一位於反對西德重整核子武器軍備的《哥廷根宣言》上簽字的人。

  1979年8月10日,格拉赫於慕尼黑逝世,終年90歲。
瓦爾特·格拉赫(,1889年-8月1日-1979年-8月10日),德國物理學家,於1921年與奧托·施特恩通過施特恩-格拉赫實驗共同發現原子在磁場中取向量子化的現象,以此聞名。