Când a părăsit România, la 33 de ani, era conferențiar la Facultatea de Medicină din București și avea deja experiență în anatomie și cercetare microscopică. Nu pleca însă cu o descoperire spectaculoasă în bagaj. Câteva luni mai târziu, întâlnirea cu biologul belgian Albert Claude avea să-i schimbe direcția profesională.
Palade studiase medicina la București și își susținuse doctoratul în 1940 cu o cercetare asupra tubului urinifer al delfinului. Îl atrăgea însă mai mult cercetarea fundamentală decât practica medicală. Mai târziu a explicat că îl apăsa distanța dintre ceea ce știa medicina și ceea ce sperau bolnavii să poată face medicul pentru ei. În timpul războiului a servit în corpul medical al Armatei Române, apoi s-a întors la universitate. Sursele biografice majore descriu plecarea sa din 1946 ca pe una pentru pregătire și cercetare în Statele Unite; afirmația, repetată uneori, că ar fi fost pur și simplu „alungat” atunci din România de regimul comunist nu este susținută la fel de clar de documentația principală.
La New York l-a auzit pe Albert Claude vorbind despre folosirea microscopului electronic pentru studierea celulei. Instrumentul oferea imagini la o scară inaccesibilă microscopului optic, dar tehnica era încă dificilă: țesuturile trebuiau pregătite astfel încât structurile microscopice să nu fie distruse sau deformate. Palade s-a mutat la Rockefeller Institute for Medical Research și a lucrat cu Claude, Keith Porter și alți cercetători la îmbunătățirea metodelor de fracționare celulară și de pregătire a probelor. A perfecționat folosirea tetroxidului de osmiu pentru microscopia electronică și a început să privească interiorul celulei cu o claritate care cu numai câțiva ani înainte fusese imposibilă.
Acolo a apărut observația care îi va lega definitiv numele de manualele de biologie. În imaginile obținute la microscopul electronic, Palade a descris particule extrem de mici, libere în citoplasmă sau atașate membranelor reticulului endoplasmatic. Au fost numite o vreme „particulele” sau „granulele Palade”; ulterior au devenit cunoscute drept ribozomi. Cercetările au stabilit că aceste structuri participă la sinteza proteinelor. Dar Nobelul nu i-a fost acordat pur și simplu „pentru descoperirea ribozomilor”. Opera lui a mers mai departe: împreună cu colaboratorii săi, Palade a urmărit traseul proteinelor produse de celulele secretoare, de la ribozomii de pe reticulul endoplasmatic, prin aparatul Golgi, până la veziculele care le transportă spre exteriorul celulei.
Pentru a demonstra acel traseu, echipa sa a combinat microscopia electronică, biochimia, fracționarea celulară și marcarea radioactivă a proteinelor. Pancreasul, ale cărui celule produc și secretă mari cantități de enzime, a devenit unul dintre modelele experimentale esențiale. Palade nu se mulțumea să fotografieze structuri: urmărea să afle ce făcea fiecare și cum se lega de celelalte. Această trecere de la imagine la funcție a contribuit decisiv la transformarea biologiei celulare dintr-o disciplină în mare parte descriptivă într-una capabilă să explice mecanismele interne ale celulei.
În 1973, după aproape trei decenii la Rockefeller, Palade s-a mutat la Yale, unde a construit o nouă structură academică de biologie celulară și a urmărit apropierea domeniului de patologie și medicina clinică. La 10 octombrie 1974 s-a anunțat că Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină revenea lui George E. Palade, Albert Claude și Christian de Duve „pentru descoperirile lor privind organizarea structurală și funcțională a celulei”. Era recunoașterea unei revoluții științifice colective: Claude dezvoltase metode fundamentale pentru studierea componentelor celulare, de Duve identificase și caracterizase alte organite, iar Palade legase structura microscopică de funcția biologică și de traseul proteinelor prin celulă.
Palade a continuat cercetarea după Nobel, mai întâi la Yale și apoi, din 1990, la University of California, San Diego. A murit în 2008, după o carieră de peste jumătate de secol în știință. Între plecarea din București și anunțarea Nobelului trecuseră 28 de ani. Medicul care alesese cercetarea fiindcă medicina îi părea încă prea limitată în fața așteptărilor bolnavilor ajunsese să contribuie la explicarea uneia dintre unitățile fundamentale ale vieții: celula ca sistem de structuri care produc, modifică și transportă componente esențiale organismului.
