Under sitt arbete vid Neapels zoologiska station utförde Warburg forskning om syreförbrukning i sjöborreägg och visade att efter befruktningen ökar andningsfrekvensen så mycket som sexfaldigt. Hans experiment visade också att järn är avgörande för utvecklingen av larvstadiet.

År 1918 utnämndes Warburg till professor vid Kaiser Wilhelms institut för biologi i Berlin-Dahlem (del av Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft). År 1931 utsågs han till chef för Kaiser Wilhelm-institutet för cellfysiologi, som grundades året innan genom donation av Rockefeller-fonden till Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (som efter kriget blev Max-Planck-Gesellschaft).

Warburg undersökte tumörernas metabolism och respiration av celler, särskilt cancerceller. Han tilldelades Nobelpriset i fysiologi 1931 för sin "upptäckt av andningsenzymernas art och funktion". Priset kom efter att ha mottagit 46 nomineringar under en period av nio år som började 1923, varav 13 lämnades 1931, året då han tilldelades priset."

Ja det var känt redan då....men läkemedelsindustrin har ju tjänat en shekel...Kulisser är ju till för att användas.