在1935年进入牛津大学担任病理学的教师，在这个时期，他的研究范围包括肿瘤的新陈代谢、蛇毒、生物化学技术与溶菌酶。柴恩在1939年与霍华德·弗洛里合作研究由微生物产生的天然抗菌物质，后来他们重新检视亚历山大·弗莱明的研究，而弗莱明曾在1929年发现青霉素。柴恩与弗洛里后来发现青霉素的医疗用途与化学组成。柴恩也研究出如何分离与浓缩青霉素的方法，他所推论的盘尼西林结构后来由英国化学家多萝西·克劳福特·霍奇金借由X射线所证实。因为盘尼西林的研究，恩斯特·伯利斯·柴恩与亚历山大·弗莱明及霍华德·弗洛里共同获得1