Campbell juntou-se ao MIT como associado de investigação, depois trabalhou durante 10 anos no Departamento de Bioquímica e Nutrição da Virginia Tech, antes de regressar a Cornell em 1975 para se juntar à sua Divisão de Ciências Nutricionais. Trabalhou como conselheiro científico sénior do Instituto Americano para a Investigação do Cancro, e faz parte do conselho consultivo do Comité Médico para Medicina Responsável. É conhecido em particular pela investigação, derivada em parte do estudo da China, que parece ligar o consumo de proteína animal com o desenvolvimento do cancro e das doenças cardíacas. Ele argumenta que a caseína, uma proteína encontrada no leite de mamíferos, é “o mais significativo cancerígeno que consumimos”.
Campbell tem seguido uma dieta “99% vegana” desde cerca de 1990. Não se identifica como vegetariano ou vegano porque, disse ele, “muitas vezes inferem algo que não aquilo que eu abordo”. Disse ele ao New York Times: “A ideia é que devíamos estar a consumir alimentos inteiros. Não deveríamos estar a confiar na ideia de que os genes são determinantes da nossa saúde. Não deveríamos estar a confiar na ideia de que a suplementação nutricional é a forma de obter nutrição, porque não é. Estou a falar de alimentos integrais, baseados em plantas”
É membro desde 1978 de vários painéis de peritos da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos sobre segurança alimentar, e é professor honorário na Academia Chinesa de Medicina Preventiva. É apresentado nos documentários, Forks Over Knives, Planeat, Vegucated, e PlantPure Nation, um filme produzido pelo filho de Campbell, Nelson Campbell. Campbell também faz parte do conselho consultivo da Naked Food Magazine, para a qual é também um colaborador regular de artigos que defendem uma dieta baseada em plantas.
Em 2010, após a cirurgia cardíaca, o ex-presidente dos EUA Bill Clinton adoptou na sua maioria a dieta baseada em plantas recomendada por Dean Ornish, Caldwell Esselstyn, e Campbell.