Les seves primeres investigacions versaren sobre la tuberculosi i la resistència a les malalties d’origen bacterià. El 1946 establí un laboratori a l’hospital infantil de Boston, on, en col·laboració amb F.C. Robbins i T.H. Weller, aconseguí d’obtenir virus de poliomielitis en un cultiu de teixits humans no nerviosos, treball pel qual foren guardonats el 1954 amb el premi Nobel de medicina. A la fi del decenni dels cinquanta, Enders, juntament amb d’altres, produí la primera vacuna contra el virus del xarampió.