Féu estudis sobre els microorganismes del sòl i descobrí l’estreptomicina, substància extreta de Streptomyces griseus , que s’ha revelat eficaç contra microorganismes que no podia combatre la penicil·lina, com el bacil de Koch; per això s’ha convertit, des dels anys quaranta, en el tractament fonamental de la tuberculosi. Waksman rebé el premi Nobel de medicina l’any 1952, com a reconeixement d’aquesta descoberta..