Under inntrykk av dette «fall fra nåde» innen moderne fysikk, og samtidig imponert over nylige fremskritt innen molekylærbiologi, vendte Szilárd seg til molekylærbiologirn i 1946. Her forsket han hovedsakelig på bakteriofager og bakterier og viet seg til spørsmål innen teoretisk biologi. Hans karakteristiske eksentrisitet kom til syne igjen da han ble diagnostisert med blærekreft i 1959. Deretter gjennomgikk han egendesignet strålebehandling ved i New York City og ble faktisk helbredet.