Vừa làm việc một mình, vừa làm chung với George H. Hitchings, Elion đã tạo ra khá nhiều dược phẩm mới, sử dụng các phương pháp nghiên cứu theo kỹ thuật mới, phương pháp mà sau này dẫn tới việc tạo ra thuốc AZT để trị bệnh AIDS. Thay vì dựa trên phương pháp "trial-and-error"[3], Elion và Hitchings đã sử dụng những khác biệt trong ngành hóa sinh giữa các tế bào của người thường với "gien gây bệnh" (pathogen) để thiết kế chế tạo các loại thuốc có thể giết hoặc ngăn chặn việc tái sinh của các gien gây bệnh đặc biệt, mà không gây hại tới các tế bào của người bệnh.

Các phát minh của Elion gồm có:

• 6-mercaptopurine (Purinethol), thuốc đầu tiên để điều trị bệnh bạch cầu.
• Azathioprine (Imuran), thuốc đầu tiên có tác dụng chặn hệ miễn nhiễm (immuno-suppressive), dùng trong việc cấy ghép một bộ phận vào cơ thể[4].
• Allopurinol (Zyloprim), trị bệnh gout [5].
• Pyrimethamine (Daraprim), trị bệnh malaria (bệnh sốt rét truyền nhiễm).
• Trimethoprim (Septra), trị bệnh viêm màng não, bệnh nhiễm trùng máu (septicemia), và các chứng nhiễm khuẩn của đường tiểu và đường hô hấp.
• Acyclovir (Zovirax), trị bệnh herpes (mụn giộp ở da do vi khuẩn).

Bà đã di chuyển nơi cư ngụ tới vùng Research Triangle[6] năm 1970, và có lúc đã làm giáo sư nghiên cứu ở Đại học Duke.

Năm 1988 Elion được thưởng giải Nobel Y học, chung với Hitchings và Sir James Black. Ngoài ra, bà cũng được thưởng Huy chương Khoa học quốc gia (National Medal of Science) (1991) và Giải Lemelson-MIT Lifetime Achievement (1997). Năm 1991 bà trở thành người phụ nữ đầu tiên được đưa vào National Inventors Hall of Fame.

Gertrude Elion từ trần tại Bắc Carolina năm 1999, thọ 81 tuổi. Bà không kết hôn.