摩根的實驗室最初使用果蠅來研究獲得的性狀是否可以遺傳。他在黑暗的環境中培養果蠅很多代。根據拉馬克的後天性狀可以遺傳的理論，它的視力應該是逐漸變差的。但結果卻不是這樣。摩根認為實驗是徒勞的。
摩根用果蠅做了壹個重要的遺傳學發現，從壹只白眼果蠅開始，從中他發現了性連鎖遺傳。野生果蠅有紅眼睛，但是在1910，摩根的妻子發現了壹只白眼睛的雄性果蠅。根據遺傳學理論，這是壹種基因突變。隨著這只白眼雄蠅與壹只普通的紅眼雌蠅交配，第壹代果蠅都是紅眼的。根據孟德爾的理論，紅眼是顯性的，白眼是隱性的。第壹代果蠅交配產生第二代。結果雌性果蠅都是紅眼的，而雄性果蠅則是壹半紅眼壹半白眼。如果紅眼果蠅和白眼果蠅的比例是3: 1，符合孟德爾定律。但是為什麽雄性果蠅身上總是出現白色的眼睛呢？
摩根還做了壹個回交實驗，讓第壹代紅眼雌蠅和第壹代白眼雌蠅交配。結果果蠅出生時，兩性都是紅眼睛和白眼睛，這也符合孟德爾定律。
基於這些實驗結果，摩根進行了深入思考，他提出了壹個假說:決定果蠅眼睛顏色的基因位於性染色體中的X染色體上。雄性果蠅的壹對性染色體由X染色體和Y染色體組成，Y染色體很小，上面的基因很少，所以只要它的X染色體上有壹個白眼基因，就會表現出白眼性狀。雌性黑腹果蠅的性染色體是壹對X染色體，因為白眼是隱性性狀，只有在兩條X染色體上都有白眼基因才會表現為白眼。根據這壹假設，上述實驗結果可以得到滿意的解釋。
白眼基因存在於性染色體上，其遺傳規律與性別有關，稱為“性連鎖遺傳”。
色盲和血友病的遺傳也是性連鎖遺傳。色盲患者以男性居多，女性很少。男性色盲患者的子女壹般不是色盲，但他們的孫輩是色盲。過去人們壹直對這種現象感到不解，性連鎖遺傳的概念使人們理解了其中的奧秘。各種生物的染色體數量很少，比如果蠅有4對染色體，豌豆有7對，玉米有10對，人類只有23對。然而，每個生物體內的基因數量比染色體數量多得多。既然基因存在於染色體上，那麽每條染色體上壹定不只有壹個基因，而是很多個。很多人在理論上做了這種推測，但是在沒有實驗證據的情況下，無法確定壹個生物體的哪個基因存在於哪個染色體上。自然科學講究實證。沒有證據，理論無法被認可，最多是合理假設。摩根是第壹個提出這種證據的人，這種證據來自對果蠅的研究。
在證明黑腹果蠅X染色體上存在白眼突變基因後，摩根發現了殘翅突變、朱紅眼突變和黃體突變。
孟德爾定律說，當壹個配子形成時，成對的基因相互分離並自由結合。根據細胞學研究的結果，當壹個配子形成時，成對的染色體相互分離並自由結合。所以只有不在同壹條染色體上的基因才能自由組合，而位於同壹條染色體上的基因會壹起遺傳，這就是基因連鎖。這個認識也是從理論上推斷，然後通過實驗證實的。
通過恰當地選擇交配對象，摩根得到了壹個染色體上有兩個突變的果蠅，比如黑腹果蠅，身體發黑，翅膀折斷。他將這種果蠅與普通野生果蠅或基因突變不同的果蠅交配，確實發現了基因連鎖。比如黃眼黑腹果蠅與野生紅眼灰頭黑腹果蠅交配，後代99%為黃眼或紅眼灰頭，只有1%為白頭灰頭或紅眼黃頭，沒有連鎖遺傳。
但是連鎖並不是100%，不同基因之間的連鎖程度有高有低。摩爾根因此提出，配子形成時不同染色體之間會發生基因交換，這是染色體之間可能的物質交換造成的。摩根進壹步認為，同壹條染色體上的兩個基因相距越遠，交換的可能性就越大。所以基因之間的相對位置可以根據交換率來判斷。基於大量的實驗結果，摩根繪制了果蠅四對染色體的基因圖譜:把每條染色體上的所有基因排成壹條直線，交換率越小，鐘擺越近。摩根在根本看不到基因的情況下，居然畫出了這樣的基因圖譜。人們不得不佩服他嚴謹的實驗工作和邏輯推理。早在1978年，科學家就利用果蠅篩選突變，試圖找出控制果蠅胚胎分割的基因。他們發現，壹個基因被刪除後，果蠅胚胎上布滿了小突起，就像刺猬壹樣，因此他們將這個基因命名為“刺猬”。後來，人們繼續用哺乳動物研究刺猬基因，先後發現了“沙漠刺猬”和“印度刺猬”。如果說給刺猬物種命名比較公平的話，第三個相關基因“刺猬索尼克”的出現確實在世界範圍內掀起了熱潮，除了重要的功能。直到現在，這個基因的名字還是壹個科學家。
果蠅小眼的8個細胞中，7號細胞特別能感受到紫外線。無七基因負責錐體7細胞的存在，被刪除的果蠅不喜歡紫外線。科學家隨後發現了“無七”配體，稱她為無七新娘(Boss的簡稱)。顯然，科學家都知道誰應該是夫妻。後來發現了七無的兒子(七無的兒子)和七無的女兒(七無的女兒)。相關基因越來越多，全家其樂融融(沒有七個兒子抗議，因為縮寫成sos)。
在動物生物節律的研究中，黑腹果蠅的羽化和運動有晝夜節律，黑腹果蠅在早晚更活躍。這樣的突變，科學家發現壹系列的基因損傷會使果蠅的生物鐘紊亂。比如在果蠅中發現的第壹個調節生物節律的基因是period，另壹個基因缺失後的表現類似於period，稱為“timeless”。之後，周期和時鐘浮出水面。最後，他們發現了變異人shaggy(蓬頭垢面)。沙吉被過度表達，果蠅的生物鐘被調整到壹天20個小時——連臉都不洗。
類似的例子還有很多。例如，shaker基因影響果蠅的運動行為。這種基因突變後，果蠅在乙醚麻醉下細長的腿不停地抖動。原來這個基因掌管著細胞的鉀離子通道，與神經細胞的活動密切相關。無獨有偶，最近學界發現，搖床也與睡眠量有關。變異果蠅睡眠很少，被稱為迷妳睡眠。此外，由於果蠅的頭那麽小，妳可能不相信它們能“學習”，但科學家確實在果蠅身上做過實驗。他們讓果蠅在聞到氣味A時觸電，而不是在聞到氣味B時觸電，然後讓它們在AB之間選擇。學習能力正常的果蠅通常選擇氣味b，異常果蠅有很多種，但其中壹種是學習記憶差，稱為鄧斯突變。
果蠅的基因命名者中有許多電影和藝術愛好者。前者給了克林貢語(Klingon)這個名字，因為這個基因發現者特別熱衷於《星際迷航》。後者曾經從顯微鏡下觀察果蠅突變體的翅膀。這些突變體翅膀上的毛發不像野生果蠅那樣整齊，而是像梵高的《星夜》那樣呈螺旋狀排列。這種變異被稱為梵高。
1963，科學家發現壹些雄性果蠅特別喜歡幹其他雄性，他們把相關基因叫做果味(因為他們覺得同性戀色情很搞笑)。後來他們經不起群眾的抗議，就改成了悲傷無果(無果的愛)，太明顯了，基因命名手法很多，大家都很難調整。2014年9月2日，俄羅斯科學院生物醫學問題研究所發言人透露，搭載壁虎、果蠅、蠶卵、蘑菇和高等植物種子的“光子-M”4號生物衛星於9月1日在奧倫堡著陸。五只壁虎都死了，但是果蠅活了下來。
“光子-M4”生物衛星於09年7月19日從拜科努爾航天發射場發射，進入地球軌道。當時我和衛星失去了聯系，衛星壹直不接受地面的指令。我在7月26日恢復了聯系。
“光子-M4”的生物學任務包括八個實驗。生物衛星搭載的最大動物是5只壁虎，長約10 cm。壁虎實驗希望它們能夠繁殖。雖然衛星未能進入預定軌道，但按照計劃，衛星自動啟動了實驗項目。