本科毕业后，芭芭拉继续在康乃尔大学攻读硕士和博士学位，分别于1925年和1927年获得植物学硕士和博士学位。从博士研究生期间开始，终身致力于玉米细胞遗传学研究。1927年在康乃尔大学获得植物学博士学位后，即成为该领域的先驱者。早期开创性工作有玉米染色体在减数分裂中的行为，如何利用细胞显微技术观察玉米染色体并从细胞学角度揭示遗传学定律，以及生殖细胞在减数分裂中的基因重组和染色体互换行为。芭芭拉·麦克林托克绘制了第一张玉米遗传图谱，将表现型性状定位到染色体上，并揭示了端粒和着丝粒的在稳定和保存遗传物质上的