V Chicagu, Bloch studoval možnou roli skvalenu uhlovodíků v biosyntéza cholesterolu. On injekčně kyselinu octovou radioaktivní do Máčka jater, kde je skvalen vyrobených v hojnosti. Později Bloch úspěšně nahrazeny játra potkanů. S kolegou Robertem G. Langdona, Bloch dokázal, že skvalen je jedním z 36 kroků v přepočtu biosyntetické acetátu do cholesterolu.
Práce samostatně, Bloch a německý biochemik Fjodor Lynen každý zjistil, že je kyselina mevalonové přeměněn isoprenu, typ uhlovodíku, který se potom převede na skvalen. Skvalen je přeměněn lanosterolu, a další kroky nakonec produkovat cholesterolu.
V roce 1964, Bloch a Lynen dělil se o Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Bloch pokračoval výzkum do biosyntézy jak cholesterolu a glutathionu, krystalické amino sloučeniny kyseliny důležitý v metabolismu bílkovin.