şında olduğu Radyum Enstitüsü’nde çalışmıştır. Rehberlikleri ve direkt katılımlarıyla Igor Kurchatov ve Lev Mysovskii, George Gamow ile Avrupa’nın ilk siklotronu tasarlamışlardır. 1932 yılında Lev Mysovskii ve George Gamow Radyum Enstitüsü’nden onaylı öncü bir çalışma (tasarımı için) sunmuştur. Siklotron 1937 yılına kadar tamamlanamamıştır.
20.Yüzyılın başlarında, radyoaktif metaryallerin karakteristik bir ekspotansiyle ışıma hızlarının ya da yarılanma ömürlerinin olduğu biliniyordu. Aynı zamanda radyasyon saçılımının karakteristik bir enerjisi olduğu biliniyordu. Gamow, 1928 yılında Nikolai Kochin’un matematiksel yardımıyla, tünelleme olgusunu da kullanarak alfa çekirdek ışıması problemini çözmüştür. Bu problem bağımsız olarak Ronald W. Gurney ve Edwar U. Condon tarafından da çözülmüştür ama ikisi de Gamow kadar kullanılabilir sonuçlar elde edememişlerdir. Klasik mantığa göre parçacık yüksek kaçış enerji gerektiği için çekirdeğe hapsolmuştur. Buna ek olarak, çekirdekten koparabilmek için bir parçacığa çok büyük bir enerji uygulamak gerekmektedir ve birdenbire gerçekleşebilecek bir olay değildir. Kuantum mekaniğinde ise parçacığın potansiyel bariyeri aşmak yerine içinden tünelleme yapıp geçme olasılığı vardır. Gamow çekirdek potansiyeli veren modeli, yarı ömür üzerine çalışması ve alfa ışımasının oluşumu bu olguyu açıklayan ilk prensipleri oluşturmuştur(daha önce empirik olarak bulunmuş Geiger-Nuttall Yasası olarak bilinen olay). Birkaç yıl sonra, Gamow faktörü ya da Gamow-Sommerfeld faktörü elektrostatik Coulomb barajına tünelleme yapan nükleer parçacıklar ve oluşan nükleer reaksiyonlara uygulanmıştır.

Gamow artan baskılardan dolayı Rusya’dan kaçmadan önce birçok Sovyet kurumunun kuruluşunda öncü olmuştur. 1931 yılında İtalya’ya bir bilimsel konferansa katılmak için istediği izin reddedilmiştir. 1931 yılında Lyubov Vokhmintseva ile evlenmiştir(Rho lakaplı başka bir Rus fizikçi). Gamow ve eşi iki yıl boyunca Sovyetler Birliği’nden yasal izinle ve izin olmaksızın ayrılmak için uğraşmışlardır. Niels Bohr ve diğer arkadaşları onu ziyaret Çin'e davet etmişlerdir ama ziyaret izinleri reddedilmiştir. 1932'de karısıyla kaçmak için iki girişimde bulundu. Gamow'un kayıkçılığa ilgisi vardı. İlk denemesinde Türkiye’ye Karadeniz üstünden 250 kilometrelik boyunca kürek çekerek ulaşmaya çalıştı. İkincisinde ise Murmanks’ı geçip Norveç’e gitmeyi planlamışlardır. Kötü hava koşulları iki denemede de kayığı batırmıştır ama bu girişimler otoriteler tarafından fark edilmemiştir.

1933 yılında, Gamow’a Brüksel’de 7. Solvey Konferansı’na katılma izni çıkmıştır. Karısının ona eşlik etmesinde ısrar etmiştir, yalnız gidemeyeceğini söylemiştir. Sonunda Soveyet otoriteleri çift olarak pasaportlarını onaylamıştır. Marie Curie ve diğer fizikçilerin yardımıyla kalma izinleri uzatılmıştır. Bir sonraki sene Curie Enstitüsü’nde, Londra Üniversitesi'nde ve Michigan Üniversitesi’nde geçici görevler bulundu.

1934 yılında, Gamow ve karısı Amerika’ya taşındı. Gamow, 1934 yılında George Washington Üniversitesi’ne (GWU) profesör olarak atandı ve GWA'daki ekibini güçlendirmek için Londra'dan Edward Teller'ı ekibe aldı. 1936 yılında Gamow ve Teller beta ışıması için Gamow –Teller seçme kuralını yayımladı. Washington’da o dönemde Gamow, Mario Schenberg ve Ralph Alpher ile çok önemli bilimsel tezler yayımladı. 1930 yılların sonlarında astrofizik ve kozmoloji ile ilgilendi.

1935 yılında, Gamow'un oğlu, Igor Gamow doğdu. George Gamow 1940 yılında normal bir Amerikan vatandaşı oldu. GWU ile resmi bağını 1956 yılına kadar korudu.
II. Dünya Savaşı sırasında radyoaktivite ve nükleer füzyon bilgisine rağmen Manhattan Projesi’nde doğrudan çalışmadı. GWU’da fizik öğretmeye ve Amerikan Deniz Kuvvetleri’ne danışmanlık yapmaya devam etmiştir.
Gamow, yıldızların evrim süreci ve güneş sisteminin başlangıcı ile ilgilendi. 1945 yılında Alman teorik fizikçi Carl Friedrich von Weizsacker’ın destekleyici çalışmasıyla güneş sisteminin oluşumu sırasında gezegendeki yeri ile ilgili makalenin yazımda yer aldı. 1948 yılında İngiliz dergisi Nature’da başka bir makale yayımladı. Bu makalede en eski galaksilerin yarıçapı ve kütlesi için denklemler yazdı.

Gamow öğrencisi Ralph Alpher ile 1 Nisan 1948'de Kimyasal Elementlerin Kökeni adlı önemli bir kozmoloji makalesi yayınladı. Bu makale Alpher-Bethe-Gamow teorisi olarak da bilinir. Gamow, makalesinde Hans Bethe’nin ismini ‘’H. Bethe, Cornell Üniversitesi, New York, Ithaca’’ Yunan alfabesinin ilk üç harfini (alpha, gamma, beta) ündeş yapmak için listeye yazdırttı. Bethe, α-β-ɤ makalesinde başka bir role sahip değildir fakat onun isminin eklenmesine cesaretle katıldı. Gamow’un ömrü boyunca şaka yapmaya, kelime oyunu yapmaya, edebi değeri olmayan komik şiir mısralarına ilgisi olduğunu onun popüler yazılarında rastlıyoruz, özellikle onun Mr. Tompkins kitap serilerinde (1939-1967). Kağıt Alpher’in tez çalışmalarının (yayınlamadan sonra yaklaşık 6 hafta sakladığı çalışmalar) üstüne kuruldu. Tez çalışmalarının çoğunluğu Aralık 1948'de fiziksel incelemede belli oldu, ardından kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu.

Etkileyici Alpher-Bethe-Gamow makalesi evrende hidrojen ve helyumun mevcut seviyelerinin nasıl daha geniş bir şekilde Big-Bang sırasında olan reaksiyonların açıklanabildiğini özetledi. O elementlerin varlığının helyumdan ağır olmasını açıklamamasına rağmen, bu teoritik destek Big-Bang teorisine katkıda bulundu (Bu daha sonra Fred Hoyle tarafından açıklanıldı).Bu makale şiddetle Ralph A ‘nın matematiksel cesaretine dayanıyor. Alpher ve onun doktora tezi (George Washington Üniversitesi’nde, o 300 den fazla kitleyi himaye etti).Gamow Hans Bethe’i Alpher’in doktora inceleme komitesine toplanmak için davet etti.Bir zamanlar O tavsiye etti ki motifin bir parçası, Bethe’in bu işe karşı yargılara karşı kafa tutmak, ve genellikle Üniversitenin dış muayene komite üyelerinin seyahat masraflarını ödemesi. Ancak, bu 1 Nisan 1948 kâğıt formu, Alpher‘ın orijinal işlerinden sapması ile onun doktora tez çalışmalarının doğru atanmasını etkileyip, hem de onun en önemli eserlerinden bazılarının takip edilmesine yardımcı oldu. Gamow’un yüksek görünürlük ve itibarı Alpher’in özgün çalışmalarını gölgede bıraktı. Ancak, kozmoloji bilimini ciddi bir bilim dalı haline getiren Alpher’in matematiksel sofistike çalışmaları oldu. Kariyerinde çok geç, Gamow, ilk yazar Alpher dan gelen düzeltmeleri aldıktan sonra tekrar bir bir kâğıt sundu.

1 Nisan 1948 kağıdın da bugünkü artık kozmik mikrodalga arka plan radyasyon (SPK) gücü tahmin edilmemişti; konu evrendeki en bol unsurların nükleosentez matematiksel bir model oldu. Ama kısa bir süre sonra Alpher ve Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'ndaki meslektaşı, Robert Herman ile Big Bang parlaklığının 5 derece mutlak sıfırın üstünde bir radyasyon ile evreni dolduran milyarlarca yıl sonra soğumuş olacağının bir tahmini yayınladı. Asgari Gamow en az üç yıl boyunca, R. Alpher’e göre, SPK geçerliliğine ve kavramsallaştırma ya karşı çıktı. Işini yıllardır Gamow'un atfedilen gibi, Gamow’un en boy bir adam olarak doktora komitesi başkanlığına sahip olması, genç Alpher kariyerini etkiledi.

Optik astronomlar ve erken radyo astronomlar 1940'ların ve 1950'lerde bu arka plan radyasyonun tespiti için zaman ayırmaya istekli değillerdi. Birçok faktör muhtemelen bunu etkiledi - felsefenin (kozmoloji) bir dalı olan ve radiotelescopes ile mikrodalga gözlem gelişmemişlik olmuşluğuna ilgi eksikliği. Sonuç olarak, big bang’e destek veren Alpher ve Herman’in tahmini, Arno Penzias ve Robert Wilson, 1978 yılında yanlışlıkla keşif yapılmış Nobel Fizik Ödülü'ne layık edildiği için 1964 yılına kadar kanıtlanamamış. Onların çalışması evrenin arka plan radyasyonun, 1948 tahmin inden sadece 2.3 derece daha düşük, 2.7 derecelik mutlak sıfırın üstünde olduğunu belirledi. Bilim tarihçileri 2.7 Kelvin radyasyonun birkaç kez görüldüğünün, ancak çünkü bir yorumsal bağlamda (yani, kozmoloji) eksikliği yüzünden, ya da erken radyo astronomik ölçümlerin gürültü oranı sinyal hakkında şüpheleri yüzünden reddetti. Fizikte iki Nobel ödülü Alpher ve Herman’in 1989 yılında başlattığı NASA'nın Kozmik Mikrodalga Arka Plan Explorer (COBE), tarafından toplanan verilerden John C. Mather ve George Smoot, 2006 yılında, SPK doğru gözlem ilgili çalışmalar için yapılmış katılımıdır.

DNA'nın yapısının Francis Crick, James D. Watson, Maurice Wilkins ve Rosalind Franklin tarafından 1953 yılında keşfinden sonra Gamow, DNA zincirlerindeki protein sentezini kontrol eden bazların (adenin, sitozin, timin ve guanin) sorununu çözmeye çalıştı. Crick, Gamow'un önerilerinin sorunu çözme konusunda yardımcı olduğunu söyledi. Gamow dört DNA bazının yirmi kombinasyonun üçlü gruplar halinde yirmi amino aside denk gelerek proteinlerin oluşturulduğunu önerdi. Bu, Crick ve Watson'un pek çok protein için ortak olan yirmi amino asitdi numaralandırmaya yönlendirdi.

Ancak Gamow tarafından önerilen sistem (Gamow Elması) yanlıştı, üçüzlerin örtüşmesi gerekirken (örneğin GGAC'deki dizilime göre GGA bir amino asit üretirken GAC de diğerini üretiyordu) non-dejenere oluyordu, yani her amino asit üç bazın herhangi bir dizilimine karşılık gelmeliydi. Daha sonra protein dizileme çalışmaları bu durumun olamayacağını kanıtladı; gerçek genetik kodun örtüşmeyen ve dejenere olan ve kombinasyonun sırasını değiştiren bazlar amino asidi değiştirir.

1954'ten sonra Gamow ve Watson RNA Tie Club'u kurdu. Bu grubun amacı genetik kod sorunu ile ilgilenen bilim insanlarını bir araya getiren bir tartışma ortamı yaratmaktı.

Gamow, 1934'te Berkeley'deki Kalifornia Üniversitesi'nde misafir profesör olana kadar Washington Üniversitesi'nde çalıştı. 1954 yılında Kaliforniya Üniversitesi'nden ayrıldı ve 1956 yılında Colorado Boulder Üniversitesi'ne geçti ve kariyerinin sonuna kadar burada kaldı. 1956 yılında Physical Science Study Committee (PSSC) [Fizik Bilimi Eğitim Komitesi] kurucu üyelerinden biri oldu. Komite Sputnik sonrası yıllarda lise seviyesindeki fizik öğretimini reforme etti. Ayrıc