Han tilbrakte mye av sin karriere både som forsker og som akademiker ved flere universiteter. Black etablerte et fysiologi-faktuelt ved Universitetet i Glasgow, der han ble interessert i den effekten som adrenalin har på det menneskelige hjertet. Han arbeidet for ICI Farmasi i 1958 mens dette firmaet, utviklet medisinen propranolol, en beta blokker som brukes til behandling av diverse hjertesykdommer. Black var også ansvarlig for utviklingen av cimetidin, et legemiddel som brukes for å kunne behandle magesår. Han ble tildelt nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1988 for sitt arbeid angående utviklingen av forskjellige legemidler, deriblant propranolol og cimetidin. Oppdagelsen av propranolol ble hyllet som den største gjennombrudd i behandling av hjertesykdom siden oppdagelsen av digitalis. Dette er ett av verdens mest solgte legemiddel for hjertesykdommer.