Nel 1960, Kelsey fu assunta dalla FDA a Washington. Iniziò a lavorare sulla richiesta della casa farmaceutica Richardson Merrell di commercializzare il farmaco Kevadon contenente talidomide. La richiesta era per uso come tranquillizzante e antidolorifico in particolare per le donne in gestazione. Nonostante la talidomide fosse stata approvata in Canada e in 20 nazioni europee e africane e nonostante le pressioni della Richardson Merrell, Oldham Kelsey rifiutò l'approvazione e richiese ulteriori studi clinici per spiegare i risultati di una ricerca inglese che documentava effetti secondari sul sistema nervoso. L'insistenza di Oldham Kelsey prevenne l'introduzione del farmaco in USA evitando così la nascita di bambini deformi come invece successe in Europa per le madri che fecero uso di talidomide. In seguito fu scoperto che il farmaco supera la barriera placentare e causa seri difetti al feto. A seguito di questo caso, nell'ottobre 1962, il Congresso statunitense emanò norme molto più stringenti per l'approvazione di nuovi farmaci. 