Dokonanie to zbiegło się z takim samym wyczynem niemieckiego uczonego Adolfem Butenandt w Niemczech.
W 1936, przy współpracy z MacCorquodale i Thayerem, wyodrębnił najaktywniejszy estrogen: estradiol od jajników świni i oszacował jego koncentrację w roztworze folikuliny.
W 1939 wyizolował witaminę K, która została odkryta w 1935, przez Henrika Dama w bylinie lucernie siewnej. Witamina K została wówczas wyizolowana w prawie czystej formie jako żółty olejek przez Dama, we współpracy z Paulem Karrer.
W 1940 Doisy, wraz z Thayerem, MacCorquodalem, McKee i Binkleyem, studiował strukturę witaminy K i rozróżnił od niej witaminę K1, którą odizolował od byliny i witaminę K2, odizolowaną od mięsa ryby, która miała podobne działanie do witaminy K1, lecz różniła się budową.
Witamina K została zsyntetyzowana w 1939 roku przez Louisa Frederick Fiesera, Almquista i Klose oraz przez Edwarda Doisy i jego współpracowników. Dodatkowo, Doisy ulepszył metody użyte do izolowania i identyfikacji insuliny, prowadził ważne badania nad znajomością antybiotyków i systemów odpornościowych krwi oraz metabolizmu kwasu żółciowego.
W roku 1943, za pracę nad witaminą K, Doisy i Tama razem otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny.
Życie prywatne Edward Adelbert Doisy poślubił Alice Ackert w 1918. Razem mieszkali w St. Louis.