研发了一种类似测谎机的仪器，用来监测人类的性刺激。马斯特斯和约翰逊使用这些工具，观察了约700名男性和女性的性行为，这些志愿者同意在马斯特斯的实验室里和其他参与者性交或者自慰。 通过观察这些对象，约翰逊帮助马斯特斯确定性反应的四个阶段，也就是所谓的人类性反应周期。这个周期分为兴奋期，持续期，高潮期，和消退期。 1964年，马斯特斯和约翰逊在圣路易斯建立了他们自己独立的非盈利研究机构，机构名为生殖生物学基金会，该机构在1978年更名为马斯特斯与约翰逊研究所。2009年4月，托马斯·迈尔在一篇刊登在《科学美