Perjalanan karier George Beadle sangatlah panjang dan penuh prestasi. Ia sempat bekerja di California Institute of Technology (Caltech), Harvard University, dan Stanford University. Di Stanford inilah, bersama Edward Lawrie Tatum, ia melakukan penelitian yang mengantarkannya meraih Hadiah Nobel di bidang Fisiologi atau Kedokteran pada 1958. Mereka menggunakan jamur merah Neurospora crassa yang disinari sinar-x untuk menimbulkan mutasi. Penelitian mereka menunjukkan bahwa setiap gen berperan dalam pembentukan satu enzim tertentu yang memungkinkan terjadinya satu reaksi kimia di dalam sel. Penemuan ini dikenal dengan sebutan “satu gen-satu enzim”.
Selain meneliti jamur, sebelumnya Beadle juga sempat meneliti lalat buah Drosophila di Paris bersama Boris Ephrussi untuk memahami perkembangan pigmen mata. Namun, ia kemudian beralih ke organisme yang lebih sederhana demi mempermudah penelitiannya.
Di samping penelitiannya, George juga dikenal sebagai penulis. Salah satu buku karyanya yang ditujukan untuk anak muda berjudul The Language of Life: An Introduction to the Science of Genetics, diterbitkan pada 1966. Sepanjang kariernya, ia menerima banyak penghargaan, termasuk Albert Lasker Award, Dyer Award, dan Albert Einstein Commemorative Award. Ia juga aktif dalam berbagai organisasi ilmiah bergengsi, seperti National Academy of Sciences dan Royal Society of London.