Jabarkan Onslow meninggalkan Universitas Cambridge dari Muriel Wheldale Onslow

Karyanya awalnya didanai oleh beasiswa Bathurst pada tahun 1904 dan kemudian fellowship dari Newnham College selama 6 tahun, sejak tahun 1909.

Pada 1903, ia bergabung dengan grup genetika William Bateson di Cambridge, di mana ia memulai studinya dengan fokus pada turunan warna kelopak pada Antirrhinum (snapdragon) . William Bateson adalah seorang ahlo biologi Inggris yang merupakan orang pertama yang menggunakan istilah genetika untuk menggambarkan studi tentang hereditas, dan juga orang yang mempopularkan gagasan Gregor Mendel setelah penemuan kembali mereka pada tahun 1900. Bateson dan Onslow, bersama dengan kelompok penelitian yang sebagian besar terdiri dari lulusan Newnham College, melakukan serangkaian percobaan perkembang-biakan dari berbagai spesies tumbuhan dan hewan antara tahun 1903 dan 1910.

Pada tahun 1906 dia pun memiliki cukup data untuk merumuskan analisis faktorial yang belum sempurna tentang turunan snapdragon. Pada 1907, Wheldale menerbitkan penjelasan lengkap tentang apa yang disebut epistasis, fenomena hubungan dominan antara pasangan dengan faktor nonallelomorfik yang berbeda. Penelitian Wheldale tentang genetika pada pewarnaan bunga akhirnya membuatnya mendapatkan pengakuan paling besar, dengan terbitnya makalah 1907 tentang analisis faktorial penuh turunan warna bungan di snapdragon dan empat makalah berikutnya yang diterbitkannya dari tahun 1909 hingga 1910. Minatnya adalah fokus pada biokimia yang mendasari kelopak bunga, daripada memahami pewarisan itu sendiri. Studi kimianya mengenai pigmen antosianin mencapai puncak dalam terbitan pertama bukunya pada 1916, berjudul The Anthocyanin Pigments of Plants. Penerapan analisis kimia untuk menjelaskan data genetik ini berbuah pengakuan internasional karena merupakan salah satu upaya pertama dalam perpaduan kedua bidang ini.

Dia menjadi asisten dosen di Newnham College antara tahun 1906 dan 1908.

Dia meninggalkan Universitas Cambridge antara tahun 1911 dan 1914 karena dia telah menjadi mahasiswa di Lembaga Hortikultura John Innes dimana, selain bekerja di laboratoriumnya, dia dihargai sebagai seniman botani terkemuka di lembaga tersebut, yang mampu memperkirakan warna tanaman dengan tepat. Selama masa ini pada tahun 1911, dia menjadi salah satu dari tiga wanita pertama yang terpilih ke Klub Biokimia (yang kemudian dikenal sebagai Masyarakat Biokimia) setelah peraturan klub yang tidak mengizinkan wanita pada tahun 1911.

Onslow kemudian bergabung dengan laboratorium biokimia Frederick Gowland Hopkins di Universitas Cambridge pada tahun 1914, dimana dia mengajar aspek biokimia warna kelopak, yang genetikanya telah dia jelaskan selama bekerja dengan Bateson. Dia mengerjakan sistem oksidase yang juga terlibat dalam bidang tambahan biologi tanaman. Hal ini membuat dia bekerja untuk Badan Investigasi Makanan dari tahun 1917 dan seterusnya, dan dari tahun 1922 memimpin tim yang bekerja pada pematangan buah di Cambridge Low Temperature Station dari tahun 1922. Antara tahun 1917 dan 1922, ia bekerjasama dengan Victor Onslow dalam warna dan permainan warna pada sisik serangga. Pada tahun 1925 ia menghasilkan edisi kedua yang direvisi cukup banyak dari bukunya The Anthocyanin Pigments of Plants, diperbarui untuk perkembangan penting di lapangan sejak edisi pertama pada 1916.

Dalam menggabungkan genetika dan biokimia, ia menjadi salah satu ahli genetika biokimia pertama dan membuka jalan bagi keberhasilan selanjutnya para peneliti masa mendatang seperti Edward Tatum dan George Beadle. Pada tahun 1926 dia menjadi salah satu wanita pertama yang diangkat sebagai Dosen Universitas di Cambridge, dalam biokimia tanaman di departemen biokimia. Siswa menganggap bahwa dia adalah seorang guru yang menginspirasi dan mata kulianya dalam biokimia tanaman merupakan bagian penting dari kurikulum botani tingkat lanjut.

Diantara para siswanya, Rose Scott-Moncrieff adalah orang yang kemudian mengidentifikasi bentuk kristal pertama dari primulin sekitar tahun 1930. Ini adalah pigmen kristal antosianin pertama yang pernah diidentifikasi. Onslow dan Scott-Moncrieff telah dianggap sebagai pendiri genetika biokimia, meskipun Scott-Moncrieff dianggap memiliki klaim yang lebih kuat.