成功发现水母素（）与绿色荧光蛋白（）。此一分子生物学的重大发现同年发表在《科学》期刊，而GFP也逐渐成为生科研究的必备工具，但两人依旧默默无闻。下村于1980年离开普林斯顿，结束长达20年的博士后生涯。同年进入麻萨诸塞州的伍兹霍尔海洋研究所，兼任波士顿大学医学院教授。他在2001年将自宅的一部分改建为「萤光蛋白研究室」持续研究，直到2008年获得诺贝尔化学奖时仍未「退休」。
主要荣誉.2005年，下村脩在日本杂志《牛顿》的预测中，被视为可能获得诺贝尔生理学或医学奖的日本人。20