Townes był emerytowanym profesorem na tym uniwersytecie. Od pewnego czasu poważnie chorował, zmarł podczas przewożenia go do szpitala w Oakland. W roku 1964 Townes został, wraz dwoma innymi naukowcami, Nikołajem Basowem i Aleksandrem Prochorowem, laureatem nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za prace badawcze, które doprowadziły do skonstruowania pierwszego masera i później lasera. Townes pracował wówczas na uniwersytecie Columbia i miał wnieść decydujący wkład w prace nad tymi wynalazkami. W późniejszych latach Townes dał się poznać jako kontrowersyjny badacz powiązań między nauką i religią.