I 1939 flyttete Sabin til Cincinnatis barnesykehus i Ohio. Under andre verdenskrig var han oberstløytnant i US Army Medical Corps og hjalp med utving av en vaksine mot japansk encefali. For å opprettholde samarbeide med barnesykehuset var han i 1946 også blitt sjef for pediatrisk forskning ved University of Cincinnati. Sabin dro på forskningsreise til Cuba i 1967 for å diskutere muligheten for å innrette et samarbeid mellom USA og Cuba ved deres respektive nasjonale akademier i naturvitenskap, til tross for det faktum at de to landene ikke hadde formelle diplomatiske forbindelser. I 1969-72 bodde og arbeidet han i Israel som sjef for Weizmann Institute of Science i Rehovot. Tilbake i USA virket han 1974-82 som forskningsprofessor ved det medisinske universitet i South Carolina. Han flyttet senere til Washington, D.C., der han var forsker ved John E. Fogarty International Center.