Am Anfang seiner Karriere befasste sich Schreiber vor allem mit der Signalübertragung im Immunsystem durch Zytokine, insbesondere mit der Rolle von Interferon-γ. Hieraus entwickelte sich sein Interesse für die Interaktion des Immunsystems mit Krebszellen. Er entwickelte das Modell des cancer immunoediting, das besagt, dass das Immunsystem Krebszellen eliminieren kann, aber auch in einen Zustand des „Winterschlafs“ versetzen kann, was unter bestimmten Bedingungen sogar den Grad an Malignität der Erkrankung erhöhen kann, indem es unter den Tumorzellen diejenige selektioniert, die beim immunkompetenten Individuum am ehesten überleben können (Immunescape). Er entwickelte Konzepte zur Identifizierung von Neoantigenen, die für eine etwaige Krebsimpfung erfolgversprechend sind.