V 10 letih študija skupaj, Luria, Delbrück in Hershey je bilo ključnega pomena pri spodbujanju znanja o fagi. Leta 1951, Luria pokazala, da ko bakteriofagi rastejo, kloni fagnih mutantov nastanejo z naključnimi spontanih mutacij. Luria objavila dokaze, da bakteriofagne geni in geni drugih virusov, opravljale spontane mutacije v procesu, podobnem tistemu bakterij.
Leta 1952, Hershey in njegov pomočnik, Martha Chase, raziskovali, kaj se zgodi, ko bakteriofagov napad. Ugotovili so, da so fage vpliva na DNA bakterij. DNK je snov, ki tvori gene, material v celicah, ki določa lastnosti organizma. Hershey in Chase je izkazalo, da je, ko je fag napade celico, fagnega je DNA lope svojo beljakovin prevleko in prevzame genetskega mehanizma bakterij, ga prisili, da reproducira nove viruse namesto novih bakterij. To je odprla vrata do številnih odkritij o tem, kako bolj zapleteni organizmi razmnožujejo in prenesti dednih značilnostih.
Luria je načrtoval, da predstavi svoje delo na spontane mutacije v bakteriofagov na 1953 srečanju Društva za splošno mikrobiologijo v Oxfordu, Anglija. Vendar pa je zaradi ameriškega političnega ozračja alarm o možni komunistične dejavnosti, je vlada zanikala Luria vizuma za potovanje. Njegov nekdanji študent James Dewey Watson prebral knjigo Luria je, ki je trdila, da je fag protein, ne njegova DNK, opraviti genetsko informacijo.
Luria postal profesor mikrobiologije na Massachusetts Institute of Technology (MIT) v Cambridgeu , Massachusetts, leta 1959. Na MIT je razvil program usposabljanja za mlade znanstvenike v bakterijskih in virusnih genetike. Študiral tudi biokemija bakterijskih celičnih membran. Leta 1964 je postal profesor biologije na MIT. Leta 1965 je postal tudi nerezident sodelavka Salk inštitutu za biološke študije v San Diegu v Kaliforniji. Luria ustanovil in postal direktor Centra MIT za raziskave raka leta 1974.
Luria prislužil tudi razvpit za svoje ideje na več socialnih in političnih vprašanj. Kritiziral je razvoj biološkega orož
