Furono i primi ad osservare e fotografare l'interno dell'apparato genitale femminile durante l'attività sessuale. Le loro ricerche dimostrarono, superando ciò che aveva asserito Freud, che non ci fosse distinzione tra orgasmo vaginale e clitorideo, in quanto la risposta fisiologica era la stessa. Dimostrarono inoltre che l'uomo attraversa un periodo refrattario dopo l'orgasmo e che tale periodo non è presente nelle donne, le quali possono avere orgasmi multipli. Attraverso un apparecchio approntato da Masters con la collaborazione di un esperto di apparecchi fotografici miniaturizzati, un lungo cilindro di plexiglass collegato a una piccola cinepresa, denominato "Ulisse", Masters e Johnson scoprirono che le ghiandole di Bartolino non erano responsabili della lubrificazione femminile durante il rapporto sessuale, come si era creduto fino ad allora; in realtà, si tratta di una reazione diffusa lungo tutte le pareti vaginali, quindi un meccanismo molto simile alla normale sudorazione dopo sforzi fisici. Hanno, inoltre, sfatato il mito del non poter avere rapporti sessuali durante la gravidanza e quello della fine dell'attività sessuale, che puo' invece essere ancora presente anche in età avanzata in determinate circostanze di buona salute ed interesse verso il partner.