Az I. világháború után a Cavendish Laboratóriumban dolgozott, 1923-tól kutatási igazgatóhelyettes volt. 1935-48 között a liverpooli egyetemen, 1948-tól a cambridge-i Gonville és Caius College-ben tanított. A II. világháború alatt az atombomba előállítására irányuló amerikai Manhattan-tervhez kapcsolódó angol kutatásokat irányította. Bonyolult kísérletek sorával - a harmincas évek elején - sikerült megtalálnia a régóta keresett semleges részecskét, a neutront, s felfedezése nyomán megváltozott az atommag szerkezetéről alkotott kép is. A fizikai Nobel-díjat 1935-ben kapta a `neutronok felfedezéséért`. 1974. július 24-én hunyt el Cambridge-ben.