任生物学教授直到1977年。1940年代，德尔布吕克在冷泉港实验室发展了噬菌体遗传学课程，他促进了一个称为噬菌体团队（Phage group）的科学家社群，此团体包括许多早期的分子生物学研究者。从1950年代起，德尔布吕克应用了生物物理学方法来研究生理学。这段期间他还在科隆大学建立了分子遗传学研究所。1969年，德尔布吕克与卢瑞亚两人，以及阿弗雷德·赫希共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。在同年，两人又获得了哥伦比亚大学所颁发的路易莎·格罗斯·霍维茨奖（Louisa Gross Horwitz Prize）