W latach 50. wspólnie z żoną udał się do Meksyku, by studiować rolę grzybów w obrzędach religijnych. Swoje badania opisał w książce Mushrooms, Russia and History (1957). W 1957 roku opublikował w czasopiśmie „Life” artykuł pod tytułem Szukając magicznego grzyba. Opisał w nim swoje doświadczenia po konsumpcji psychoaktywnych grzybów z rodzaju Psilocybe. Wasson zjadł je pod opieką lokalnej uzdrowicielki Marii Sabiny, z grupy etnicznej Mazateków, w wiosce Huahutla (w stanie Oaxaca). Po konsumpcji doświadczył halucynacji o charakterze mistyczno-religijnym. Przeżycia te potwierdziły jego przekonanie, że doświadczenia mistyczne i religijne człowieka są związane z używaniem grzybów psychoaktywnych.
Magazyn „Life” miał wówczas nakład około 5 mln egzemplarzy i istotny wpływ na opinię publiczną. Tekst Wassona wywarł duży wpływ na amerykańską kontrkulturę. Wasson przesłał grzyby do szwajcarskiego chemika Alberta Hoffmana, który stworzył syntetyczne wersję psylocybiny i psylociny, substancji odpowiedzialnych za halucynacje.
W swoich badaniach Wasson poświęcił również uwagę muchomorowi czerwonemu i jego roli w kulturze Indii.