În 1963, Boyer stânga Minnesota pentru a deveni un profesor de la Universitatea din California din Los Angeles (UCLA). Doi ani mai târziu, el a devenit director al nou-create Institutul de Biologie Moleculara că Universitatea. Acolo a ținut atribuțiilor administrative la un nivel minim pentru a avea suficient timp pentru a lucra cu elevii postuniversitare si semenii post-doctoral. Lyda Whicker Boyer a lucrat ca redactor la UCLA si a ajutat soțul ei cu seria 18-volum, enzimele.
După 1971, Boyer a făcut progrese considerabile în înțelegerea sinteza ATP. În următorul deceniu, el a făcut descoperiri suplimentare cu privire la cele trei postulate pentru mecanismul de legare a sintezei ATP. Teste suplimentare de Boyer si echipa sa de cercetare a confirmat rezultatele. Boyer a arătat că sintaza ATP enzima ajuta producerea de ATP, și John Ernest Walker a Regatului Unit a descoperit structura ATP sintetazei. Pentru munca lor, doi oameni de stiinta comun Premiul Nobel jumătate din 1997 în chimie. Cealaltă jumătate a Premiul a fost acordat la Jens Skou Danemarcei.
În 1955, Boyer a primit premiul in chimie enzimă a American Chemical Society. El a primit, de asemenea, o Guggenheim Fellowship care ia permis să ia un concediu sabatic și desfășura activități de cercetare în Suedia la Institutul Wenner Gren-de la Universitatea din Stockholm și de la Institutul Medical Nobel. El a servit în calitate de președinte al secției de biochimie a American Chemical Society de la 1,959 la 1960. De la 1969-1970, el a fost președinte al Societății Americane de Chemists biologice. În 1970, a fost numit profesor emerit al Departamentului de Chimie si Biochimie la UCLA. În 1989, el a primit Premiul Rose a Societatii Americane de Biochimie si Biologie Moleculara.