W tym samym czasie prowadził badania nad naczyniem włoskowatym wzrostu w nasadzie kości w Instytucie Anatomii na Uniwersytecie w Bazylei, pod kierunkiem R. Schenk i U. Riede. Tam też pobierał nauki z zakresu nowoczesnej medycyny, a w szczególności biologii molekularnej, biochemii, genetyce, neurobiologii i immunologii. W październiku 1970 spędził dwa lata na wydziale biochemii na Uniwersytecie Lozanny, pod kierunkiem H. Isliker, studiując immunologię, immuno-chemię i pracę doświadczalną w laboratorium.
W styczniu 1973 roku Rolf Zinkernagel wraz z rodziną przeniósł się do Canberry w Australii, gdzie pracował wraz z R. Blandem nad komórkami i ich odpornością przeciw salmonelli i listerii oraz badać rolę komórki pośredniej w mechanizmach odpornościowych przy chorobie zakaźnej.
W 1979 roku powrócił do Zurichu, gdzie objął profesurę na tamtejszym Uniwersytecie oraz został dyrektorem jego Instytutu Immunologii Eksperymentalnej.