W 1542 uciekł do Pizy, a potem do Florencji, do włoskiego reformatora Bernardino Ochino, z którym razem uciekli z Włoch; Vermigli wyjechał do Zurychu, potem do Bazylei i w końcu do Strasburga, gdzie z poparciem Bucera, został wykładowcą teologii i ożenił się z byłą zakonnicą.
Vermigli razem z Ochino zostali zaproszeni do Anglii przez Thomasa Cranmera w 1547 i otrzymali pensję rządową. W 1548 Vermigli został wykładowcą teologii w Oksfordzie. W 1549 odrzucił luterańską doktrynę o konsubstancjacji i przyjął reformowaną (kalwińską) doktrynę o duchowej obecności Chrystusa podczas eucharystii. Wywarł znaczny wpływ na ukształtowanie teologii anglikanizmu (Book of Common Prayer w 1552).
Dojście do władzy katolickiej królowej Marii zmusiło go do wyjazdu do Strasburga, gdzie mimo oporu luteranów, został wykładowcą teologii. W 1556 przeniósł się na kalwińską uczelnię w Zurychu, gdzie pozostał do śmierci. Jan Kalwin uważał go za jednego z najważniejszych twórców doktryny o eucharystii. Vermigli napisał wiele traktatów teologicznych, głównie komentarzy do Biblii.