她就一直在大学作研究生。1938年，她成为布林茅尔学院的专业研究人员，期间完成了一篇核物理方面的博士论文。1939年，她在田纳西大学获得了一份教职，1941年被聘为助理教授。
曼哈顿计划.1942年，惠勒将凯瑟琳·威招入曼哈顿计划，工作于芝加哥的“冶金实验室”。她与物理学家阿尔文·温伯格合作，负责分析的相关数据。他们从费米早期的核反应堆设计中收集数据，以考察自持链式核反应是否可能。数据结果后来被用于建设芝加哥1号堆，这是公认的人类首座核反应堆。随后，她的研究转向核裂变产物中中子