Det var som sjokoladeforsker hun gjorde seg gjeldende, først i tiden 1913 til 1920, da hun virket ved det sveitsiske sjokoladelaboratoriet Nestlé and Anglo-Swiss Condensed Milk Company, der man i 1875 hadde lyktes med de første melkesjokoladene basert på kondensert melk. Hun forflyttet seg i 1920 til Freia Chokoladefabrikk i Kristiania, der man siden 1906 hadde laget Freia Melkesjokolade. Gill forsket videre, helt frem til sin tidlige bortgang i 1933. Til minne om henne navnga Høgskolen i Bergen i 2005 «Sonja Gills rom» i Nygårdsgaten 114.