往柏林随汉斯·盖革研究β辐射。查德威克用盖革新开发的盖革计数器，成功证明β辐射的能谱为连续的，而非之前所认为的离散线。第一次世界大战爆发时，查德威克仍身处德国，之后四年，他被迫在柏林西边的鲁赫本拘留营中渡过。战后，查德威克跟随卢瑟福到剑桥大学的卡文迪许实验室继续研究，并在卢瑟福的指导下于1921年6月在剑桥大学冈维尔与凯斯学院取得博士学位。卡文迪许实验室是当时世界上最重要的物理学研究中心之一，查德威克在此实验室担任了十多年助理研究主任，他在1932年发现中子并成功量度到其质量，他还预期中子会成为克制癌症