1938年，穆勒到英国爱丁堡大学动物遗传所工作，研究因辐射损伤而死亡的胚胎染色体的变异。在那里，他遇见了一位来英国避难的有一半犹太血统的德国女子D·凯托诺维兹（Dorothea Kantorowiez），二人一见钟情，次年结为夫妇。1940年，他们回到美国。从1942年到1945年，穆勒先是在马萨诸塞州阿默斯特学院任教并继续研究遗传学。1945年，穆勒到印第安纳大学任动物学教授，直至1967年4月5日病逝于印第安纳波利斯。? 　　穆勒是20世纪最有影响的遗传学家之一，一生共发表372篇论文，其中最重要的论文是《基因的人工诱变》（1927年）。他生前是美国国家科学院院士，英国皇家学会会员，华盛顿特区第四科学分公司遗传生物学部主任。他曾担任过几个遗传学会和代表大会的主席，还获得过印第安纳大学优秀教授的荣誉称号。1946年因辐射遗传学研究方面的重大贡献而获得诺贝尔生理学和医学奖，他是继摩尔根（1933年）之后获得诺贝尔奖的第二位遗传学家。? 　　穆勒在科学和学术上的贡献主要是在辐射遗传学和进化论等方面，特别是他对辐射遗传学的研究，为实验遗传学开辟了新的领域。? 　　穆勒是辐射遗传学的创始人。1912年他进入“蝇室”就对果蝇的自然突变体进行研究并取得不少进展。但是，穆勒认为，在自然条件下果蝇的突变频率是很低的。为了提高基因的突变频率，穆勒决定采用强有力的、由放射源产生的短波电磁辐射这样的“利器”来干预基因。从1921年开始，整整10年穆勒在得克萨斯大学的一间地下室里，不知疲倦地探索用射线诱发基因突变以及检测这些突变的方法。他采用X射线照射果蝇，发现X射线能大大提高基因的突变频率，在一定范围内突变率与辐射剂量成正比。在《基因的人工诱变》一文中，他写道：“已十分肯定地发现，用较高剂量的X射线处理精子，能诱发受处理的生殖细胞发生高比例的真正的‘基因突变’。……高剂量处理的突变率要比未受处理的生殖细胞高出约15000%。”穆勒同时还指出：X射线既可引起基因突变，也可引起染色体畸变；用X射线诱发的可见突变中，绝大多数为隐性突变，但也有少量的显性突变；无论是显性突变还是隐性突变，往往出现致死效应。 　　穆勒对辐射诱变的研究，导致他在遗传理论方面提出“微粒基因”的观点。因为基因的变化可以在它受到粒子打击时引起，所以完全有理由认为基因本身也是一种粒子。如果基因是真实存在的，人们就可用〖JP3〗像自由电子这样的“子弹”去攻击它，并对基因的大小进行估算。“微粒基因”的概念主要是穆勒在果蝇的研究中形成的，后来在齐默（K.G.Zimmer）的“轰击理论”中进一步得到发挥，这一理论也被称为“靶子学说”。? 　　不过，在穆勒的辐射诱变探索过程中最为人称道的还是他设计出的一系列检测突变，特别是隐性致死突变的方法。穆勒认为，设计出的检测方法必须是：要有一种通过标记基因鉴别一个特定染色体的可靠手段；要防止这个染色体从同源染色体那里通过交换得到一个新的基因；然后还要让这条染色体进入这样一种组合，在那里它能表现出突变变化。在检测果蝇X染色体和常染色体基因突变中，穆勒创造的很多方法都是按上述要求设计的。例如他创造的C1B法和Muller?5技术可用来检测X染色体上的隐性突变或致死突变；他创造的平衡致死系统可用来保存和检测常染色体上的突变基因。穆勒的这些方法和技术，后来都被编入大学遗传学教科书。 　　与研究辐射遗传相联系，穆勒在生物进化方面也作出了重要贡献。在《基因的人工诱变》一文中，穆勒已经指出：“由X射线产生的变异，至少其中有许多同那些不加这些处理所得到的‘基因突变’完全是同一种，只是后者得到的机会要稀罕得多，而我们相信它是进化过程中的一砖一瓦。”这里，穆勒已经十分明确地指出，无论是以X射线引起的基因突变还是自然界的突变，其本质上是一样的，都是进化过程中的“一砖一瓦”，也即：突变为生物进化提供基本的材料。穆勒正是通过自然界提供的事实和他的实验证据告诉人们一种信念：正是突变过程造成了我们所研究的进化，而进化过程又是可以进行人工干预而加快的。不过，穆勒在实验中也清醒地看到，虽然用X射线，?、?、?射线等物理因素及其他化学因素均可以引起生物基因突变，大大提高突变率，但突变多数是有害的，甚至是致死的，自然界的自发突变亦然。生物群体中由于有害基因的存在，从而造成生物群体对生存环境条件适应度的降低，穆勒把这一现象叫做“遗传负荷”，这一科学概念他在1950年正式提出，对进化遗传学和群体遗传学产生了重大影响。 。