Dopo sei anni dal trasferimento a New York, in riconoscimento del suo lavoro, Carrel ebbe il Premio Nobel per la medicina e la fisiologia nel 1912 per i lavori sulle suture vascolari, sul trapianto degli organi e sulla coltivazione a lunga scadenza di tessuti in vitro, in particolare per aver inventato un nuovo metodo di sutura delle ferite profonde e per aver evitato le emorragie postoperatorie (a quel tempo frequentissime), trombosi e altre complicanze. Nell'occasione del conferimento del premio Carrel rifiutò la presenza di autorità francesi alla cerimonia, si considerava orgogliosamente un cittadino della Francia ma era ben consapevole che, se fosse rimasto nel suo Paese natale, quell'importante riconoscimento non sarebbe mai potuto arrivare, tutto il lavoro era infatti stato svolto fra Chicago e New York.