Kreyberg gjorde seg spesielt bemerket for sitt nybrottsarbeid med å avdekke mekanismene for stase og for typebestemmelse av maligne svulster. I samarbeid med britene Doll og Peto avdekket han sammenhengen mellom sigarettrøyking og lungekreft. I senere arbeider bidro han til å påvise potensering av kreftfremkallende stoffer som tjære i tobakk med samtidig eksponering for flere kjemiske stoffer, deriblant nikkel.