Kariera naukowa W 1900 roku Noguchi wyjechał do Stanów Zjednoczonych, gdzie podjął pracę jako asystent w ośrodku badawczym. Po części jego decyzja była spowodowana trudnościami w karierze lekarskiej w Japonii: pracodawcy byli niechętni do zatrudniania go, motywując decyzję niekorzystnym wpływem jego zdeformowanej dłoni na samopoczucie pacjentów. W USA zajmował się badaniami nad jadami węży. W 1904 roku otrzymał pracę w Rockefeller Institute for Medical Research. Pracując w tym Instytucie, w 1913 roku dokonał odkrycia krętków w mózgu zmarłego pacjenta z kiłą, i zasugerował, że krętki są patogenami odpowiedzialnymi za porażenie postępujące. Japoński uczony upamiętniony jest w nazwie innego krętka, Leptospira noguchii. W 1915 został odznaczony Orderem Wschodzącego Słońca.
W 1918 Noguchi podróżował po Ameryce Środkowej i Południowej, prowadząc badania nad szczepionką przeciwko żółtej febrze, gorączką Oroya, poliomyelitis i jaglicą. W Ekwadorze został mianowany pułkownikiem Armii Ekwadorskiej.
W 1928 roku Noguchi podróżował do Afryki, kontynuując badania nad etiologią żółtej febry. Gdy pracował w Akrze (obecnie w Ghanie), sam zachorował na żółtą febrę i zmarł.