指出细菌对病毒的抵抗力，是来自随机突变，而不是适应上的变异。他们的研究被称作「卢瑞亚-德尔布吕克实验」，这项研究利用了数学，来对不同模型作量化预测。德尔布吕克在1947年回到了加州理工学院，担任生物学教授直到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