密立根开始每一年在斯如埔技术学院待几个月，这是一个位于加利福尼亚州帕萨迪纳的小型学术机构，海尔希望将其转变为一个主要科研教育中心。几年后斯如埔技术学院成为加州理工学院，密立根成为加州理工学院的“行政会议主席”（实际上这个职位就是学院主席）并因此离开了芝加哥大学。从西元1921年至西元1945年，密立根将担任这一个职位。他在加州理工学院的研究主要集中于“宇宙射线”（他自己原创的术语）。在20世纪30年代，他与康普顿在宇宙射线是高能量光子（密立根的观点）或是带电粒子（康普顿的观点）上展开辩论。密立根认为宇宙射线