在当时的美国，约翰 ·霍普金斯大学是强调研究生教育胜过大学教育的几所学校之一。霍普金斯大学的研究生基金超过美国当时的任何一所大学，因此，全国各地的不少优秀大学毕业生都被吸引到这里来了。
使摩尔根感到很庆幸的是，霍普金斯大学很重视生物学。在等待开学的日子里，摩尔根来到马萨诸塞州伊普斯威奇湾的一所暑假学校开始熟悉海洋生物学研究工作。初次涉猎其间，摩尔根就感到得益匪浅，饶有趣味，比在地质勘探队有意义多了。
开学后，摩尔根发现，霍普金斯大学是个了不起的新家庭。在该校生物系里，在教师的指导下学习，意味着已让自己跻身于生物学界名家之列。生物系主席亨利 ·纽威尔·马丁博士曾毕业于英国剑桥大学，曾在英国首屈一指的生物学家托马斯 ·赫胥黎的指导下攻读生物学；摩尔根的形态学指导教师威廉 ·基斯 ·布鲁克斯是哈佛大学身为博物学家和动物学家的路易斯及亚历山大 ·阿加西斯父子俩的门生。很多应聘而来执教的或访问的学者、教师，他们都带来了各自的传统和影响及学术倾向。因此，摩尔根所处的环境，已不仅仅是霍普金斯大学，而是整个生物学界。在19世纪末，美国生物学界的老一辈们，几乎彼此都相识并相互帮助。有时，他们在理论和方法上有分歧，但在必须提高美国生物学在世界上的地位等方面，却是团结一致的。
新一代的生物学研究者们，在生物学研究方法上，开始探讨活的有机体是如何产生并如何活动的。这就必然要把“实验”提到至高无上的地位。
当时，实验课在美国高等教育界并没有获得普遍重视，但霍普金斯大学生物系主席马丁博士说：“生命的过程是不可能在死亡的躯体中观察到的。”由此，霍普金斯大学生物系研究生的教学几乎全是在实验室里进行的。教师们每天到实验室进行指导、督促研究生从事实验工作。
尽管教师们也给研究生开列书单，但这里不兴背书、上大课之类的老的教学形式。
对于这批年轻的学者，霍普金斯大学这样引导他们：任何人的研究成果都不是神圣不可侵犯的，即使是本校教师的研究成果也不例外。
事实上，霍普金斯大学当时出现的这种崇尚治学，早在16—17世纪的科学界业已出现。公元 1世纪，盖伦曾说心脏里有根骨头；到 16世纪，维萨利乌斯解剖了一个人的心脏，发现盖伦是在扯淡。到了 17世纪，实验证明心脏还会抽吸血液。亚里士多德认为，雌体只是养育了雄体产生的胚胎；可在 17世纪，人们通过实验发现，雌雄双方对新生的有机体具有同样的作用。
独立地研究生命过程的方法，在学术界不断取得令人兴奋的成果。 1839年，细胞被证明是生物的基本单位。摩尔根读大学时，欧洲生物学家们又取得了一系列重要发现。传统学者们一直认为精子产生于血液，当精子被证实是产生于睾丸时，他们的震惊是不言而喻的。接着，人们又在显微镜下观察到一个卵子和一个精子的结合，并确认这是受精作用。再后，人们又从细胞核中发现了染色体。
到1887年，研究者们又发现了一个极有趣的现象：蛔虫的受精卵从其父体和母体那里各得一半染色体。到摩尔根涉足生物学研究时，科学家们正准备用实验来揭示神秘的染色体在所形成的胚胎发育中，到底起何作用。
在霍普金斯大学，摩尔根对这种“实验式”的研究方式深信不疑。他开始向他毕生所从事的研究主题推进。在进行胚胎学和再生方面的早期研究工作中，他探究着这样一个重大问题：细胞是如何得到调节和控制的？这一问题吸引着摩尔根极大的注意力。他发现，在一般条件下，幼小的动物不断生长，可长到一定大小时就停止生长了。虽然它还能活好多年，可它的形体再也不会长大了。是什么促使它生长？又是什么让它停止了生长？人们说它自然死亡了，死亡之所以看来是不可避免的，只不过是人们只知道，在通常条件下，死亡总是要发生的。但是如果人们能对这些条件加以改变，难道就不能延长生物的寿命吗？
摩尔根又进一步考虑到：为什么大多动物都有相同数目的雄性和雌性？是不是有一种外界因子在起作用？如果是的话，又是什么因子在调节着这一切？是不是外部的或内部的条件决定着一个卵变成雄性，另一个卵则变成雌性？即使存在着一种内在的机制，它也有可能受到外部条件的影响，无论如何，产生雌雄动物的原因必定是受到限定的。
摩尔根家当时的经济状况颇为拮据。他的父亲曾被聘为一家人寿保险代理人，随着他在政界努力的不断失败，他也就失去了固定职业。母亲患有气喘病，一直在一家疗养院治疗，并活到高龄，医疗费之多是毋庸置疑的。妹妹内莉在州立学院预备班学习，弟弟查尔顿一直在无业游荡。
在这种艰苦的条件下，摩尔根却取得了优异的成绩。在校第一年，他的生物学成绩名列前茅，并逐渐成为一名专业研究人员， 1888年4月，他的第一篇学术论文《甲壳质溶剂的实验》发表在学报上。这篇论文一共两页，报道了用几丁质溶剂溶化了裏在普通蟑螂卵周围角质物的条件。随后，又陆续发表了一些描述性的生物学研究论文。在校期间，摩尔根还获得了一笔每年 500美元的研究生基金，这几乎相当于一些年轻教员的一年俸薪，这给摩尔根完成学业无疑带来了极大帮助。
取得硕士学位后，摩尔根留在了霍普金斯大学，开始在布鲁克斯的指导下，攻读博士学位。布鲁克斯提议他研究海蜘蛛的种系发生关系在林奈的种的分类中属于哪一类。此前曾有人认为它属于甲壳类，摩尔根通过研究其胚胎发育过程，认为它应属于蜘蛛类。 1890年，摩尔根的这一研究成果发表在学报上，共 76页， 8幅插图，受到导师布鲁克斯的极高评价。也就在这一年，摩尔根在该校获得了生物学博士学位，并同时获得布鲁斯研究基金。
摩尔根拿到这笔基金后，开始了一趟外出旅行，并到欧洲著名的生物研究基地——那不勒斯动物研究所。他在这里逗留了很久，那不勒斯动物研究所给他留下了极好的印象。
1891年秋，蓄着小胡子的摩尔根离开了霍普金斯，到靠近费城的姐妹学校布林马尔学院任教去了。
