Scholes' profesjonelle akademiske karriere startet da han ble ansatt på MIT i 1968. Her møtte han økonomen Fischer Black, som på det tidspunkt var ansatt i konsulentvirksomheten Arthur D. Little, og Robert Merton. I de følgende år samarbeidet de tre om viktige resultater innenfor prissetning av finansielle aktivaer (som f.eks. aksjer), ikke minst utarbeidelsen av en berømt modell for å verdisette opsjoner, som i dag er kjent som Black-Scholes- eller Black-Scholes-Merton-modellen. Fra denne modell kan man utdlede Black-Scholes-foremlen, som giver et teoretisk estimat av prisen på (en bestemt form for) opsjoner. Formelen er, med forskjellige justeringer, vidt anvendt i dag av aktører på de finansielle markeder. En rekke empiriske tester har vist at formelens resultater ligger nokså tett på observerte priser, selv om det er flere velkjente systematiske avfvik.