1932-ben ugyancsak Rockefeller-ösztöndíjasként került a montreali McGill Egyetemre, ahol hamarosan biokémikus előadóként, majd 1933-1934-ben tanársegédként dolgozott. 1934-től a hisztológiai tanszéken volt tanársegéd, 1941-ben pedig a szövettani tanszék társprofesszora lett. Közben 1942-ben megszerezte a tudomány doktora (Doctor of Science) fokozatot. 1945-től az Institut de Medicine et de Chirurgie Experimentale-t igazgatta s egyidejűleg 1947-57-ben az USA hadseregének általános sebészeti tanácsadója volt. Nyugalomba vonulása után haláláig az újonnan szervezett International Institute of Stress elnökeként dolgozott.

„Egész életemben ahhoz a tanácshoz tartottam magam, amely most intézetünk bejárata fölé van vésve: Sem témád fontossága, sem műszereid teljesítménye, sem tudásod nagysága, sem terveid pontossága nem pótolhatja gondolataid eredetiségét és megfigyelésed élességét.”

Az élettan számos területével (endokrinológia, a szívvel kapcsolatos szövetelhalás kérdése, a kalcium-anyagcsere, a szteroid-érzéstelenítés problémái) foglalkozott.
Már Prágában felfigyelt arra, hogy az egyes betegségek jellegzetes tünetei között van valami közös, amit akkor általános betegségszindrómának nevezett el. Az általa kidolgozott stresszelmélet szerint az élőlény az őt ért fenyegetésekre általános vészreakcióval reagál, mozgósítva tartalékait és hormonális erőforrásait. Selye szerint bármely tényező, amely a szervezet egyensúlyi állapotát veszélyezteti, olyan folyamatokat aktivál, amelyek az egyensúly helyreállítását szolgálják. A nem specifikus alkalmazkodási reakciók összességét nevezte stressznek. A stressz pozitív megküzdést jelent, ugyanakkor tartós hatására kimerültség és számos pszichoszomatikus betegség léphet fel.

A stressz fogalma egyaránt beépült mind a tudományba, mind a hétköznapi életbe. Selye a stressznek három szakaszát különböztette meg. Első a készültségi, második az ellenállási, amikor a szervezet még megfelelően alkalmazkodik, a harmadik pedig a kimerülés állapota, amely az ártalmas inger erőssége vagy valamilyen hozzá csatlakozó károsodás következtében jön létre.

Első közleménye a stresszről 1936-ban jelent meg a Nature című angol folyóiratban. Kutatásainak rendszerbe foglalása igen intenzív kísérleti munka eredményeként az 1950-es évek elejére történt meg, majd 1956-ban jelent meg egy összefoglaló mű The Stress of Life címen. Magyarul 1964-ben jelent meg Életünk és a stressz címmel.

Az Álomtól a felfedezésig (magyarul: 1967) című művében saját tudományos pályájának példáján keresztül mutatja be a kutatás és a kutató „természetrajzát”, a tudományos kutatás emberi oldalait, mindazon tényezőket, amelyek minden kutató életpályáját valamilyen módon befolyásolják.

In vivo című, magyarul 1970-ben megjelent kötetében hat előadás keretében foglalta össze több mint négyévtizedes kutatásainak eredményeit. Művéhez a világhírű tudós, Szent-Györgyi Albert írta az előszót.

Stressz distressz nélkül (1974) című műve 1976-ben jelent meg magyarul. „A stressz az élet sava-borsa” - mondja Selye professzor. Enélkül nem élnénk, csak vegetálnánk. Akkor miért is káros a stressz, miért okoz fekélyt, szívbajt, vagy a modern társadalom annyi más betegségét? Ezekre és a testi és szellemi egészség sok más, fontos kérdésére ad választ ebben a művében Selye János. Félévszázados biológiai kutatómunkájának tanulságait alkalmazza az emberre, megmagyarázza a stressz élettani mechanizmusát, gyakorlati tanácsokat ad a káros stressz - a distressz - elkerülésére.
Az eredeti angol nyelvű kiadásból (Stress without Distress) az Intellectual Digest is közölt részleteket.

Összesen több mint negyven könyvet és mintegy 1700 szakcikket írt élete során.

A tudós sokat foglalkozott a szívinfarktus tanulmányozásával is. Az érelmeszesedést a szervezet kalciumháztartásának zavaraiban látta. Az a tény, hogy közel tíz éven keresztül javasolták Nobel-díjra és azt mégsem ítélték oda neki, annak tulajdonítják, hogy túlságosan kiterjedt orvosi területeken próbálta a betegségek okát stresszel megmagyarázni.

A Magyar Nemzeti Múzeum 1937-ben New Yorkban létrehozta a Magyar Tájékoztató Könyvtárat (Hungarian Reference Library). Az intézmény vezetésével Telkes Lászlót bízták meg. A Hungarian Reference Library azzal a céllal létesült, hogy rendelkezésére álljon mindazoknak, akik magyar vonatkozású kulturális, történelmi, művészeti kérdések iránt érdeklődnek. Információs szolgálatán túl a könyvtár feladatául tűzte ki a magyar kultúra széles körű terjesztését és az amerikai magyarok összefogását is. Ennek érdekében sokoldalú tevékenységet folytatott. Előadások, kiállítások, hangversenyek, tanfolyamok szervezése mellett, kiadványsorozatot adott ki és egy amerikai magyar lexikon megjelentetésén fáradozott, vállalva a lexikonhoz szükséges adatok összegyűjtését is. Mivel a könyvtár nem rendelkezett minden ismert amerikai magyar címével, ezért felhívást is közzétett az amerikai magyar lapokban. Ezer kérdőívet küldött szét amerikai magyar tudósok, művészek, orvosok, tanárok, újságírók, üzletemberek, egyleti vezetők, lelkészek címére - akiknek létezéséről a könyvtár tudomást szerzett - életükre és tevékenységükre vonatkozó adatokat és fényképeket kérve a készülő lexikonhoz.

Selye János is elküldte 1940. január 15-én kelt levelét a Hungarian Reference Library címére önéletrajza és fényképek (McGill Egyetemről és saját magáról) kíséretében. A levélben megemlíti, hogy bár csak félig magyar származású, megtisztelve érzi magát, hogy bekerülhet a magyar származású észak-amerikaiak közé. Az amerikai magyar lexikonhoz gyűjtött anyagot végül nem használták fel, mivel a lexikon nem jelent meg. 1941 decemberében ugyanis Magyarország hadat üzent az Egyesült Államoknak. Ennek következményeként az Egyesült Államok kormánya 1942 januárjában az intézményt, mint ellenséges állam propaganda intézményét bezáratta.

Selye említett levelét önéletrajzával és a fényképekkel a szegedi Somogyi-könyvtár Vasváry-gyűjteménye őrzi több más róla szóló lapkivágattal együtt, melyek között Vasváry Ödön feljegyzései, a tudóssal készült interjúk és műveit ismertető cikkek is szerepelnek.

A stressz világhírű kutatója, a 20. század egyik legjelesebb tudósa 1982. október 16-án hunyt el Montrealban.