A seguito delle ricerche la fama dello scienziato crebbe, con il Congresso di Biochimica a Mosca nel 1961 e Nirenberg ricevette quindi nel 1962 il Premio per la Biologia Molecolare all'Accademia Nazionale delle Scienze. Nello stesso anno fu promosso capo della Sezione di Genetica Biochimica all'Istituto Nazionale della Sanità.