Campbell kam als wissenschaftlicher Mitarbeiter zum MIT, arbeitete dann 10 Jahre lang in der Abteilung für Biochemie und Ernährung der Virginia Tech, bevor er 1975 nach Cornell zurückkehrte, um sich der Abteilung für Ernährungswissenschaften anzuschließen. Er arbeitete als leitender wissenschaftlicher Berater des American Institute for Cancer Research und sitzt im Beirat des Physicians Committee for Responsible Medicine. Er ist insbesondere für Forschungen bekannt, die zum Teil aus der China-Studie abgeleitet wurden und die einen Zusammenhang zwischen dem Verzehr von tierischem Eiweiß und der Entstehung von Krebs und Herzkrankheiten herzustellen scheinen. Er argumentiert, dass Kasein, ein Protein, das in Milch von Säugetieren vorkommt, „das bedeutendste Karzinogen ist, das wir konsumieren“.
Campbell ernährt sich seit etwa 1990 zu „99% vegan“. Er identifiziert sich nicht als Vegetarier oder Veganer, weil, so sagte er, „sie oft etwas anderes implizieren als das, wofür ich eintrete“. Er sagte der New York Times: „Die Idee ist, dass wir ganze Lebensmittel konsumieren sollten. Wir sollten uns nicht auf die Idee verlassen, dass die Gene unsere Gesundheit bestimmen. Wir sollten uns nicht auf die Idee verlassen, dass die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln der richtige Weg ist, um sich zu ernähren, denn das ist er nicht. Ich spreche von vollwertigen, pflanzlichen Lebensmitteln.“
Seit 1978 ist er Mitglied mehrerer Expertengremien der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA für Lebensmittelsicherheit und hat eine Ehrenprofessur an der Chinesischen Akademie für Präventivmedizin inne. Er ist in den Dokumentarfilmen „Forks Over Knives“, „Planeat“, „Vegucated“ und „PlantPure Nation“ zu sehen, einem Film, der von Campbells Sohn, Nelson Campbell, produziert wurde. Campbell ist außerdem im Beirat des Naked Food Magazins, für das er auch regelmäßig Artikel verfasst, die eine pflanzliche Ernährung befürworten.
Der ehemalige US-Präsident Bill Clinton hat 2010 nach einer Herzoperation die von Dean Ornish, Caldwell Esselstyn und Campbell empfohlene pflanzliche Ernährung weitgehend übernommen.