1975年，美国国家标准技术研究所聘请他为物理研究员。在那里，他成为离子储存团队的领导人。应用激光冷却离子技术，这团队制做出至2012年为止最准确的原子钟，比较铯-133原子钟还要准确30倍。瓦恩兰又获聘在科罗拉多大学博尔德分校教书。瓦恩兰是美国物理学会、美国光学学会的会士，美国国家科学院的院士。
家庭.瓦恩兰与妻子赛德娜·科恩比-瓦恩兰（Sedna Quimby-Wineland）共育有两个儿子。