1911 yılında, Viyana Üniversitesinde Patolojik Anatomi Profesörü oldu. 1919 yılına kadar burada morbid anatomi ve immünoloji üzerine çeşitli çalışmalar yapıp makaleler yayınladı. Haptenleri keşfederek Wasserman reaksiyonuna yeni bilgiler ekledi ve frengi immünolojisi hakkında yeni bilgiler ortaya çıkardı. Paroksismal Hemoglobinüri ile ilgili bilgilere katkıda bulundu. 1916 yılında Helen Wlasto ile evlendi ve bu evlilikten bir oğlu oldu.

Birinci dünya savaşından sonra 1919 yılında ülkesinden ayrılıp Hollanda'ya gitti. Üç yıl La Haye’deki bir hastanede çalışmalarını sürdürdü. Burada farklı hayvan türlerinin hemoglobinlerinin serolojik özgüllüğü, anafilaksiyi uyaran protein ile konjugatları ve yeni bulduğu haptenler ile ilgili 12 makale yayınladı.

1922 yılında, Newyork’taki Rockefeller Tıbbi Araştırma Enstitüsü’nde çalışmaya başladı. 1929 yılında bu ülkenin uyruğuna geçti. 1939’da emekliye ayrılmasına rağmen ölene kadar bu enstitüde araştırmalarını sürdürdü.

1930 yılında, kan gruplarına ilişkin çalışmaları nedeniyle Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülü'nü aldı.

1940’da Wiener ile birlikte adını deneylerde kullanılan rhesus maymunundan alan Rh faktörünü buldu. Rh aglütinojeninin varlığına göre pozitif ya da negatif olarak adlandırdı. Yeni doğanlarda ölümle sonuçlanan sarılıkların sebebinin de anne ile bebeğin Rh uyuşmazlığı olduğunu gösterdi. Landsteiner’in çalışmaları adli tıbbın gelişmesine de katkıda bulundu. Babalık ve cinayet davalarında kan gruplarının birebir kanıt olmasını sağladı.