陈克恢于１９２５年再次去美国，在威斯康辛大学学完了第三年的医学课程后，任约翰霍普金斯大学医学院著名药理学教授Ｊ．Ｊ．阿贝尔（Ａｂｅｌ）的助教，同时在该校医院临床实习。１９２７年，他获医学博士学位（Ｍ．Ｄ．），并晋升为副教授。在这期间他第一次与凌淑浩共同署名发表文章，两年后，凌女士成了陈夫人。１９２９年，他应邀担任了美国礼来药厂（ＥｌｉＬｉｌｌｙＣｏ．）药理研究部主任，后定居美国。１９３７年起，兼任印第安那大学医学院药理学教授和印第安那波里斯医学院医事顾问。

　　陈克恢的成名虽然主要由于他对麻黄碱的研究有了成果，但该项研究仅用了几年时间，他一生的大部分时间用于研究蟾蜍毒素。陈克恢在阿贝尔实验室时（１９２７年）即对蟾蜍毒素的研究很感兴趣。蟾蜍毒即著名中药蟾酥。他从北京一药店买了大量蟾酥，很快从中分离到两种成分，即华蟾蜍精（Ｃｉｎｏｂｕｆａｇｉｎ）和华蟾蜍毒素（Ｃｉｎｏｂｕｆａｔｏｘｉｎ），并发现这两种成分都有洋地黄样的强心作用，临床试用证明静脉注射１ｍｇ能使室速减慢５小时，与洋地黄毒甙比较，华蟾蜍精的作用时间持续较短，而且口服无效。到礼来药厂后，陈克恢继续蟾蜍毒素的研究先后达４０多年。他发现蟾蜍毒除含洋地黄样强心甙外，还含有很多其他成分，如儿茶酚胺类，５－羟色胺类及甾体类化合物（包括胆固醇和麦角甾醇等）。他还对４００多种强心甙和甾类化合物进行了构效关系的研究，发表了大量文章，丰富了药物化学宝库，并为其他药物的研究提供了宝贵经验。

　　陈克恢还对很多其他中草药进行过研究。如汉防己、元胡、吴茱萸、贝母、百部、夹竹桃和羊角拗等。特别是在第二次世界大战期间，他发现常山碱丙（γ－Ｄｉｃｈｒｏｉｎｅ）的抗疟作用为奎宁的１４８倍，但致吐作用很强，而且容易引起肝脏水肿性变性。美国根据这一结果，很快合成了千种以上的衍生物和结构类似物，但遗憾的是没能找到更好的可用于临床的化合物。