Som fysiker ved Bell telefonlaboratorier i Murray Hill i New Jersey fra 1945 til 1951 hørte han til den arbeidsgruppen som 23. desember 1947 oppdaget transistoreffekten. I 1948 offentliggjorde de den første transistoren, noe som utløste en elektronisk revolusjon. For dette arbeidet ble han tildelt nobelprisen i fysikk i 1956 sammen med to av sine kolleger, William B. Shockley og Walter Brattain.