V Chicagu, Bloch preučevali morebitno vlogo skvalena ogljikovodika v biosintezi holesterola. On vbrizga radioaktivni ocetne kisline v morski pes jetra, kjer se skvalen, proizvedenih v izobilju. Kasneje, Bloch je uspešno nadomestil jetra podgan. S kolegom Robertom G. Langdon, Bloch je izkazalo, da je skvalen eden izmed 36 korakov pri preobrazbi biosintezne acetata v holesterola.
deluje neodvisno, Bloch in nemški biokemik Feodor LYNEN vsak odkril, da je mevalonske kisline pretvori v izopren, vrsta ogljikovodika, ki se nato pretvori v skvalena. Skvalen se pretvori v lanosterola in nadaljnji koraki na koncu proizvajajo holesterol.
Leta 1964, Bloch in LYNEN delil Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino. Bloch je nadaljeval raziskave v biosintezi tako holesterola in glutationa, kristalni amino kisline, spojine pomemben pri presnovi beljakovin.