Quatro anos depois obtém o título de doutor em economia pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Entre 1970 e 1988 trabalha como professor da área financeira do MIT. Nesse período entra em contato com os economistas Myron Scholes e Fischer Black, que acabam de publicar a fórmula conhecida como Black-Scholes, posteriormente aperfeiçoada por Merton.
Ela é usada até hoje por operadores e investidores, em todo o mundo, para estimar o valor futuro das ações nos mercados financeiros. Em 1986 assume o cargo de presidente da Associação Financeira Americana. Premiado por instituições financeiras e de pesquisa de diversas partes do mundo, é eleito membro da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos em 1993.
Três anos depois, recebe o título de doutor honoris causa da Universidade de Lausanne, na Suíça, e em 1997 torna-se doutor honorário da Universidade de Paris. Desde 1988 é professor da Universidade de Harvard.