Термен с детства увлекался и музыкой, и точными науками, параллельно закончив консерваторию и физико-математический факультет Петроградского университета.
В 1919 году он поступил на работу в Физико-технический институт. Руководитель института, Абрам Йоффе, поставил перед ним задачу разработать прибор для измерения одного из свойств газов (так называемой диэлектрической постоянной).
Термен спроектировал нужный прибор, а затем осознал, что принцип его работы может быть положен в основу необычного музыкального инструмента. Так появился терменвокс.
Это изобретение составило репутацию Термена: хотя он был автором еще нескольких десятков технологических новинок (в частности, Термен изобрел, возможно, первую в мире охранную сигнализацию и автоматические двери), весь мир знал его как открывателя «музыки эфирных волн».
Слава распространилась быстро: уже в начале 1922 году Термен показывал инструмент Ленину, и тот даже пытался сыграть на нем пьесу Глинки «Жаворонок». В конце 1920-х годов изобретатель ездит по Германии, с большим успехом рассказывая о терменвоксе. После этого Термен на волне европейской славы уезжает в Америку и также становится там локальной знаменитостью.
Затем, уже после возвращения из Америки в конце 1930-х, Термен попадает в лагерь – но и здесь слава помогла ему. Термена, как известного изобретателя, через год заключения переводят в закрытое конструкторское бюро – «шарагу Туполева». А уже после реабилитации, в 1960-е годы, Термену удается устроиться в Консерваторию, где он разрабатывает новые электромузыкальные инструменты.
В наши дни терменвокс имеет прочную репутацию артхаусного инструмента. В состав симфонического оркестра он не вошел, зато на нем регулярно играют и на лекциях, и в церквях, и на техно-вечеринках.