Năm 1962, Anfinsen trở lại "Trường Y học Harvard" làm giáo sư thỉnh giảng, rồi được mời làm trưởng phân khoa Hóa học. Sau đó ông được bổ nhiệm làm trưởng "Phòng thí nghiệm Sinh hóa" của "Viện quốc gia các bệnh chuyển hóa và viêm khớp" (nay là Viện quốc gia các bệnh viêm khớp, tiểu đường, tiêu hóa và bệnh thận), nơi ông làm việc tới năm 1981. Từ năm 1982 tới khi qua đời năm 1995, Anfinsen làm giáo sư môn Hóa lý sinh (Biophysical Chemistry) tại Đại học Johns Hopkins.[6]
Anfinsen đã xuất bản hơn 200 bài nghiên cứu, phần lớn trong lãnh vực mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng của các protein. Ông cũng là người tiên phong về ý tưởng trong lãnh vực nén chặt axít nucleic. Năm 1961, ông đã chỉ ra rằng ribonuclease có thể gập lại sau khi làm biến tính trong khi vẫn giữ nguyên hoạt tính enzym, điều đó đưa ra giả thuyết là mọi thông tin do protein đòi hỏi để chấp thuận việc tạo hình dáng cuối cùng được mã hóa trong cấu trúc sơ cấp của nó.
