Od 1925 do 1930 pracował w Bryn Mawr College pod Filadelfią, gdzie poznał swoją przyszłą żonę Mary Peters, po czym wrócił na Uniwersytet Harvarda.

Z Mary, która była jego asystentką, napisał osiem książek i pierwsze siedem tomów z serii Reagents for Organic Synthesis, które nazywane były przez chemików „Fieser i Fieser”. Był również wydawcą czasopisma naukowego Organic syntheses.

Dwa odczynniki chemiczne otrzymały jego imię: odczynnik Fiesera, który jest mieszaniną tlenku chromu(IV) i kwasu octowego, oraz roztwór Fiesera, który jest wodnym roztworem wodorotlenku potasu, ditionianu sodu i soli sodowej β-sulfonianu antrachinonu, używanym do usuwania tlenu ze strumienia gazuFieser, L. F.: J. Am. Chem. Soc. 1924, t. 46, s. 2639.

W 1939 Fieser wziął udział w swego rodzaju wyścigu dotyczącym wyjaśnienia struktury witaminy K, w efekcie którego mógł on pod koniec tego roku przedstawić sposób syntezy tego związkuSynthesis of Vitamin K1, Louis F. Fieser, J. Am. Chem. Soc. 1939, t. 61 (12), s. 3467–3475. Fieser był nominowany do nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1941 i 1942 (nagród wtedy nie przyznano), a w 1943 nagrodę za odkrycie witaminy K przyznano komuś innemu.