Walter Reed fue hijo de un pastor metodista en una familia de cinco hermanos que en 1866 se trasladó a la ciudad de Charlottesville (Virginia en los Estados Unidos), donde Walter pudo cursar estudios universitarios. Inició la carrera de humanidades, aunque pronto la abandonó para estudiar medicina. Tras obtener su título de doctor en 1869, se trasladó a Nueva York para continuar su formación en varios hospitales (Bellevue).
En 1875 ingresó en el cuerpo médico del ejército con el grado de teniente. Al año siguiente contrajo matrimonio con Emily Lawrence y fue destinado al destacamento de Fort Lowell (Arizona). Después de muchos años en los que cumplió servicio en distintos puestos fronterizos, en 1889 regresó al Este para ocuparse del servicio médico de un cuartel en Baltimore, a la vez que se especializó en bacteriología y patología en el Hospital Johns Hopkins de dicha ciudad.
En 1893 fue nombrado director del Museo de Medicina y profesor de la Escuela Médica del Ejército. Durante las luchas por la independencia de 1898 llegó a Cuba para dirigir las investigaciones acerca de las fiebres tifoideas, que hacían estragos entre la tropa; llegó a determinar mediante experimentos que el agente causante de la fiebre amarilla era el mosquito Aedes aegypti (1901), confirmando así la hipótesis sostenida por el médico cubano Carlos Juan Finlay.
