凯尔西成功地完成了学业，在芝加哥大学得到了药理学博士学位。这一项目使她产生了对致畸剂——即那些会导致婴儿出生缺陷的药物——的研究兴趣。
职业早期与婚姻.读完博士，凯尔西在母校芝加哥大学找到了教职。1942年，不少药理学家都在寻找疟疾的特效药，凯尔西也不例外。相关研究使她发现，某些药物可以穿过胎盘屏障，作用于婴儿。在芝加哥大学，她还遇到了同样任教的弗里蒙特·埃利斯·凯尔西（）博士，1943年两人结婚。做教授期间，凯尔西又得到了医学士学位。除去教学工作，她还担当《美国医学会杂志》的