Després d’un breu període a París (1938-40) s’instal·là als Estats Units on el 1943 demostrà que la variació bacteriana consisteix en mutacions espontànies, fet que establí la base tècnica i conceptual per als treballs de genètica de microorganismes. Posteriorment, treballant amb fags, postulà models que descriuen matemàticament llur procés de multiplicació. El 1969 rebé el premi Nobel de medicina i fisiologia, juntament amb M.Delbrück i A.D.Hershey pels seus treballs sobre els bacteriòfags.