L'Inghilterra, e soprattutto Oxford, erano molto differenti rispetto all'Australia ma ben presto Florey si abituò alla sua mentalità scientifica. Durante gli anni di Oxford l'orientamento di Florey venne influenzato da Sir Charles Sherrington che alimentò la sua passione per la fisiologia. Nell'ottobre del 1923 prese servizio presso il dipartimento di fisiologia iniziando a fare esperimenti, con pazienza, dedizione e capacità, sulla circolazione del sangue nei capillari cerebrali dei gatti. Sherrington fu colpito così tanto da Florey da spingerlo a concorrere per la borsa di studio di patologia sperimentale John Lucas Walker all'universita di Cambridge, concorso vinto nel 1924. A Cambridge Florey continuò il suo lavoro sullo studio del capillari cerebrali indirizzandolo soprattutto verso il processo infiammatorio. Nel 1925 ottenne dalla Fondazione Rockefeller una borsa di studio che gli consentì di soggiornare per un anno negli Stati Uniti. Partì per New York il 19 settembre del 1925 con la speranza di lavorare alla Cornell University con Robert Chambers, un esperto a livello mondiale nella microdissezione dei tessuti. Quando questa opportunità sfumò Florey si trasferì a Filadelfia dove iniziò a lavorare presso il laboratorio di farmacologia di Alfred Newton Richards, scelta che si rivelò decisiva per il suo futuro professionale.