Године 1958. је са Бидлом добио Нобелову награду за медицину, за откриће да гени контролишу појединачне кораке у метаболизму. Излагали су Neurospora crassaрендгенским зрацима изазвавши мутације које су у низу експеримената показале промене у специфичним ензимима укљученим у метаболичке путеве. Ови експерименти, објављени 1941. године, су их навели да дефинишу директну везу између гена и ензимских реакција, познату као хипотеза „један ген, један ензим”.
Након нобеловања, Тејтум је наставио да проучава генетику бактерија. Активно подручје истраживања му је било разумевање основа биосинтезетриптофана у ешерихији коли. Касније су Тејтум и Ледерберг показали да ешерихија коли може делити генетске информације путем рекомбинације. Преминуо је 5. новембра 1975. у Њујорку од срчане инсуфицијенције компликоване хроничним емфиземом.
