Nel 1958, Joshua Lederberg ricevette il premio Nobel e si trasferì all'Università di Stanford dove fu fondatore e presidente del Dipartimento di Genetica. Collaborò con Frank Macfarlane Burnet per studiare gli anticorpi virali.
Con il lancio dello Sputnik nel 1957, Lederberg si preoccupò dell'impatto biologico dell'esplorazione spaziale. In una lettera alla National Academies of Sciences, ha delineato le sue preoccupazioni che i microbi extraterrestri potrebbero entrare sulla Terra a bordo di veicoli spaziali, causando malattie catastrofiche. Ha anche sostenuto che, al contrario, la contaminazione microbica dei satelliti e delle sonde artificiali potrebbe oscurare la ricerca di vita extraterrestre. Ha consigliato la quarantena per il ritorno degli astronauti e delle attrezzature e la sterilizzazione delle attrezzature prima del lancio.
In collaborazione con Carl Sagan, la sua difesa pubblica di quella che lui chiamava esobiologia ha contribuito ad espandere il ruolo della biologia alla NASA. Negli anni '60, ha collaborato con Edward Feigenbaum nel dipartimento di informatica di Stanford per sviluppare DENDRAL.
Nel 1978, divenne il presidente della Rockefeller University, fino a quando si dimise nel 1990 e divenne professore emerito di genetica molecolare e informatica alla Rockefeller University.
Durante tutta la sua carriera, Lederberg è stato attivo come consulente scientifico del governo degli Stati Uniti. A partire dal 1950, è stato membro di vari panel del comitato consultivo presidenziale per la scienza. Nel 1979, è diventato membro del Defense Science Board degli Stati Uniti e presidente del President's Cancer Panel del presidente Jimmy Carter. Nel 1989, ha ricevuto la NationalMedal of Science per i suoi contributi al mondo scientifico. Nel 1994, ha diretto la task force del Dipartimento della Difesa sugli effetti sanitari della guerra del Golfo Persico, che ha indagato sulla sindrome della guerra del Golfo.
Nel 2006, Lederberg ha ricevuto la medaglia presidenziale della libertà.
