La vârsta tinerească, a petrecut două sezoane de vară în munții din statul său natal, făcând cercetări geologice și biologice în expediția Studiului geologic american.
În 1886, domnul Morgan a obținut o diplomă de licență la Colegiul de Stat din Kentucky. În 1887, a intrat în Universitatea Johns Hopkins și trei ani mai târziu a primit doctoratul pentru cercetarea embriologică a păianjenilor marini. După ce a stăpânit metodele comparative și descriptive de biologie, Morgan a ajuns la concluzia că, cu ajutorul lor, este imposibil să se explice mecanismul transmiterii ereditare a trasaturilor.
În 1904, Morgan a fost numit profesor de zoologie experimentală la Universitatea Columbia, unde și-a continuat studiile în domeniul embriologiei.
În 1900, concluziile lui G. Mendel, legate de legile moștenirii semnelor, au fost confirmate. Acest lucru a cauzat interesul lui Morgan într-un nou domeniu de cunoaștere - genetică. Explorarea Drosophila (numai patru cromozomi, rată mare de reproducere și o speranță de viață scurtă), omul de știință a concluzionat că teoria cromozomială a eredității este corectă. Găsirea semne legate de moștenire, se speculează că genele din cromozomul sunt situate în imediata apropiere unul de altul, și a făcut „hărți“ care reflectă imaginea.
În 1933, Morgan a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină "pentru descoperiri legate de rolul cromozomilor în ereditate".