עם הגיעו לווירג'יניה הקים מעבדה כימית ופרסם מספר מאמרים מדעיים, בשנת 1836 סיים לימודי רפואה באוניברסיטת פנסילבניה והחל ללמד בקולג' בווירג'יניה. ב-1839 מינה אותו נשיאאוניברסיטת ניו יורק, תאודור פרלינגהויסן (Theodore Frelinghuysen), לפרופסור לכימיה ובוטניקה ודרייפר עבר עם משפחתו לעיר. הוא כיהן כפרופסור באוניברסיטה עד 1881. ב-1840 התבקש על ידי פרלינגהויסן להשתתף בצוות ההקמה המצומצם של בית הספר לרפואה של האוניברסיטה וראש המחלקה לכימיה בבית הספר. בין השנים 1850–1873 היה נשיא בית הספר לרפואה.
בין השנים 1839–1840 שיפר את תהליכי פיתוח הדגרוטיפ (תהליך הצילום). בין היתר יצר סדרת תצלומים של אחותו, דורותי-קתרין, הנחשבים לדיוקן המצולם הראשון, זאת בזכות יכלתו לצמצם את זמן החשיפה הנדרש לצורך הפקת צילום ברור ל-65 שניות, אורך זמן בו אדם יכול להישאר דומם[2][3]. ב-1840 הצליח להפיק את התמונה הראשונה של גרם שמיימי, כאשר הצליח לצלם את הירח מבעד לטלספקופ ולהפיק תמונה ברורה ומפורטת[4].
דרייפר היה מבין הראשונים שאימצו את רעיון הברירה הטבעית של צ'ארלס דרווין, הגן עליו בהרצאה באוקספורד כבר ב-30 במאי1860 ואף אימץ אותו לתחומי הסוציולוגיה בגרסה של דרוויניזם חברתי[5]. בשנת 1862 פרסם את ספרו ההיסטוריוגרפי, The History of the Intellectual Development of Europe, הרותם את השיטות והתפיסות של מדעי הטבע לחקר ההיסטוריה ומעלה על נס את התרומה האינטלקטואלית של האסלאם להתפתחות המדע באירופה[6]. בשנת 1874 פרסם את ספרו הפופולרי ומעורר המחלוקת History of the Conflict between Religion and Science ("היסטוריה של הסכסוך בין דת ומדע") המבקש לשנות את הדרך בה כותבים וחושבים על היסטוריה של המדע[7][8] בו תקף את העמדה הדתית, בעיקר זו המגולמת על ידי דוגמה של הכנסייה הקתולית, כלפי המדע. לדבריו "ההיסטוריה של המדע אינה אוסף של שיאים בדמות תגליות מבודדות אלא סיפור הסכסוך בין שני כוחות המתמודדים זה עם זה: הכוח המרחיב של השכל והתבונה האנושית מזה והכוח המצמצם של המסורת והאינטרסים מזה"[9].
