Nel 1969 divenne assistente alla cattedra presso il Dipartimento di Biochimica della Harvard School of Medicine. Nel 1971 fu nominato professore associato. Nel 1973 si spostò all'Università dello Utah. Dal 1988 Capecchi collabora anche con l'Howard Hughes Medical Institute. È inoltre membro della National Academy of Science, "Distinguished Professor" all'Università statale di Salt Lake City (città presso la quale si è stabilito) e fa parte della Fondazione Italia USA.