Dopo un periodo di studi a Filadelfia e a Copenaghen, nel 1900 si trasferì definitivamente negli USA, dove cominciò a lavorare occupandosi dei veleni dei serpenti. Dal 1904 in poi lavorò all'Istituto Rockefeller per la ricerca medica di New York. Qui fornì importanti contributi allo studio della sifilide, riuscendo nel 1913 ad ottenere per primo la coltura della spirocheta che provoca la malattia e a dimostrarne la presenza nel sistema nervoso centrale dei sifilidici morti di paralisi progressiva. Un altro batterio isolato per la prima volta da Noguchi fu quello che avrebbe in seguito preso il suo nome, la "Leptospira Noguchii", una specie del genere leptospira.