Fulton fondò il primo laboratorio di ricerca sui primati degli Stati Uniti, sviluppando le tecniche neurochirurgiche apprese dal maestro. Utilizzando procedure operatorie moderne fu in grado di minimizzare la mortalità degli animali nelle sperimentazioni. Basandosi sulla sua tesi di dottorato sulla contrazione muscolare, Fulton voleva esaminare i meccanismi di controllo neurale del movimento attraverso una serie di esperimenti di stimolazione e ablazione, con l'obiettivo di determinare le rappresentazioni motorie e la localizzazione funzionale nella corteccia cerebrale. Gli anni trenta furono gli anni d'oro del laboratorio di Fulton: insieme ad un gruppo di collaboratori composto da fisiologi e neurochirurghi, egli riuscì ad elaborare un modello citoarchitettonico della corteccia motoria.