Nel 1966 ottenne il Premio Nobel con il virologo Francis Peyton Rous, per le "scoperte fondamentali sulla dipendenza dell'ormone delle cellule normali e quelle neoplastiche degli animali sperimentali e le loro immediate applicazioni pratiche per il trattamento del cancro degli uomini alla prostata e al seno". Dimostrò che molte cellule tumorali sono ormono-dipendenti e con C. V. Hodges, in seguito a vari esperimenti, notò che la castrazione e gli estrogeni producono una progressiva riduzione del tumore prostatico, mentre somministrando il testosterone si favorisce la crescita della massa tumorale.