În 1962, el a devenit un profesor asistent de microbiologie la Universitatea Johns Hopkins, unde a mai târziu a servit ca director al departamentelor de Microbiologie si de biologie moleculara si genetica, și președintele interimar (1995-1996) de Scoala de Medicina de la Universitatea. În 1993, el a primit Medalia Nationala de Stiinta.
descoperirea Nathans de "foarfece biochimice", care a condus la astfel de descoperiri biotehnologice precum cartografierea genomului uman și producția de insulină sintetic și hormon de creștere, i-au adus porecla "Tatăl a biotehnologiei moderne."
