В 1904 году Морган был назначен профессором экспериментальной зоологии [[Колумбийский университет|Колумбийского университета]], где продолжил занятия эмбриологией.
В 1900 году были переоткрыты законы наследования признаков Г. Менделя. Это вызвало у Моргана интерес к новой сфере знаний — [[Генетика|генетике]]. Исследуя мушку [[Дрозофилы|дрозофилу]], обладающей всего четырьмя хромосомами, высокой скоростью размножения и короткой продолжительностью жизни)ость жизни), учёный вместе со своими учениками [[Бриджес, Кэлвин|К. Бриджесом]], А. Стёртевантом (''A.H.Sturtevant'') и [[Мёллер, Герман Джозеф|Г. Мёллером]] сформулировал так называемую [[Хромосомная теория наследственности|хромосомную теорию наследственности]]<ref>{{книга|автор= Коряков Д.Е., Жимулев И.Ф.|часть= |ссылка часть= |заглавие= Хромосомы. Структура и функции|оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= |издание= |место=Новосибирск |издательство=Из-во СО РАН |год= 2009|том= |страницы= 12|страниц=258 |серия= |isbn= 978-5-7692-1045-7 |тираж= |ref=Коряков, Жимулев}}</ref>. Обнаружив сцепленное наследование признаков, он предположил, что гены в хромосоме располагаются в тесной близости друг к другу, и составил «карты», отражающие эту картину<ref name="Morgan">{{книга |автор=Morgan T.H., Sturtevant A.H., Muller H.J., Bridges C.B. |часть= |ссылка часть= |заглавие=The mechanism of mendelian heredity |оригинал= |ссылка=https://ia600304.us.archive.org/17/items/mechanismofmende00morgiala/mechanismofmende00morgiala.pdf |викитека= |ответственный= |издание= |место=New York |издательство=Henry Holt and Company |год=1915 |том= |страницы= |столбцы= |страниц= 262|серия= |isbn= |тираж= |ref= }}</ref>.
В 1933 году Моргану была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».
