Ngoài đóng góp cho cộng đồng về Y học, chế tạo thiết bị khai thác dầu mỏ, W.S.Sutton được nhắc đến nhiều nhất trong giới khoa học bởi đã sáng lập Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể.

• Trong tác phẩm đầu tiên của mình, W.S.Sutton đã nêu rõ cơ chế phân bào và quá trình hình thành tinh trùng ở châu chấu B. magna. Ông mô tả mỗi tế bào xôma luôn chứa hai nhiễm sắc thể trong đó 1 của cha và 1 của mẹ, từ đó tạo nên một bộ nhiễm sắc thể. Ông còn cho rằng bộ nhiễm sắc thể này mà con cái nhận được là một tập hợp ngẫu nhiên các nhiễm sắc thể của đời trước truyền cho. Thật đáng ngạc nhiên là hơn 100 năm trước mà đã có kết luận hoàn toàn phù hợp với cơ chế phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên như trong Sinh học hiện đại vậy, nhưng lại khác với quan niệm khoa học đương thời.
• Trong các tác phẩm tiếp theo, ông giả thuyết rằng mỗi nhiễm sắc thể là một thực thể vật lý mang một tập hợp các nhân tố quy định các đặc điểm cụ thể phù hợp với tiên đoán của Mendel. Ông cũng cho rằng mỗi cặp nhiễm sắc thể mang một cặp nhân tố Mendel, nhưng chỉ một được thể hiện mà Mendel đã gọi là trội và W.S.Sutton ủng hộ các định luật Mendel.[7]

Công trình của ông là nền tảng của học thuyết di truyền nhiễm sắc thể, cũng như là cơ sở của Di truyền học hiện đại.[8] Năm 2002, nhiều nơi trên Hoa Kỳ đã tổ chức 100 năm ngày ra đời học thuyết di truyền nhiễm sắc thể cũng như cống hiến cá nhân của W.S.Sutton cho khoa học thế giới.[5]