陳克恢于１９２５年再次去美國，在威斯康辛大學學完了第三年的醫學課程后，任約翰霍普金斯大學醫學院著名藥理學教授Ｊ．Ｊ．阿貝爾（Ａｂｅｌ）的助教，同時在該校醫院臨床實習。１９２７年，他獲醫學博士學位（Ｍ．Ｄ．），并晉升為副教授。在這期間他第一次與凌淑浩共同署名發表文章，兩年后，凌女士成了陳夫人。１９２９年，他應邀擔任了美國禮來藥廠（ＥｌｉＬｉｌｌｙＣｏ．）藥理研究部主任，后定居美國。１９３７年起，兼任印第安那大學醫學院藥理學教授和印第安那波里斯醫學院醫事顧問。

　　陳克恢的成名雖然主要由于他對麻黃堿的研究有了成果，但該項研究僅用了幾年時間，他一生的大部分時間用于研究蟾蜍毒素。陳克恢在阿貝爾實驗室時（１９２７年）即對蟾蜍毒素的研究很感興趣。蟾蜍毒即著名中藥蟾酥。他從北京一藥店買了大量蟾酥，很快從中分離到兩種成分，即華蟾蜍精（Ｃｉｎｏｂｕｆａｇｉｎ）和華蟾蜍毒素（Ｃｉｎｏｂｕｆａｔｏｘｉｎ），并發現這兩種成分都有洋地黃樣的強心作用，臨床試用證明靜脈注射１ｍｇ能使室速減慢５小時，與洋地黃毒甙比較，華蟾蜍精的作用時間持續較短，而且口服無效。到禮來藥廠后，陳克恢繼續蟾蜍毒素的研究先后達４０多年。他發現蟾蜍毒除含洋地黃樣強心甙外，還含有很多其他成分，如兒茶酚胺類，５－羥色胺類及甾體類化合物（包括膽固醇和麥角甾醇等）。他還對４００多種強心甙和甾類化合物進行了構效關系的研究，發表了大量文章，豐富了藥物化學寶庫，并為其他藥物的研究提供了寶貴經驗。

　　陳克恢還對很多其他中草藥進行過研究。如漢防己、元胡、吳茱萸、貝母、百部、夾竹桃和羊角拗等。特別是在第二次世界大戰期間，他發現常山堿丙（γ－Ｄｉｃｈｒｏｉｎｅ）的抗瘧作用為奎寧的１４８倍，但致吐作用很強，而且容易引起肝臟水腫性變性。美國根據這一結果，很快合成了千種以上的衍生物和結構類似物，但遺憾的是沒能找到更好的可用于臨床的化合物。