Rowley začal študovať chromozómov, časti ľudské bunky, ktoré obsahujú gény, z pacientov s leukémiou na univerzite v Chicagu v roku 1960 a 1970. Ľudské chromozómy sú usporiadané vo dvojiciach. Že je vidieť pod mikroskopom, ak sú špinavé a zväčšený, rovnako ako bunky, ktorá obsahuje nimi je asi rozdeliť. Rowley pracoval s špeciálnym mikroskopom a používa farbiace techniku zvanú chromozóm pruhy, v ktorom farbenie chromozómov s fluorescenčnými chemikálií (chemikálie, ktoré vydávajú svetlo) vytvára viditeľné kapely 23 chromozomálnych párov. Každá dvojica má svoj charakteristický model.
Rowley zistené, že u pacientov, ktorí trpia chronickou myeloidnou leukémiou (CML), ktorá sa vyskytuje prevažne u dospelých, úseky dvoch z chromozómov sa menili miesta alebo premiestnený. Takéto abnormality chromozómov sa nazýva translokácie. 1973, Rowley ukázal, že konkrétne translokácie sú spojené so špecifickými rakoviny. Toto zistenie predložilo dôkaz o vedecké teórie, že keď rast regulujúce gény premiestniť, chemické inštrukcie, ktoré riadia delenie buniek k poškodeniu a množenie buniek bez kontroly, čo vedie k rakovine. Rowley hlásené jej výskum v mnohých vedeckých časopisoch a napísal knihu chromozómu zmeny v leukémiou, publikovanej v roku 1978.
V roku 1977, Rowley bol povýšený na plný profesor na University of Chicago. Ona sa stala Blum-Riese profesor Distinguished Service na Katedre univerzity medicíny a Ústav molekulárnej genetiky a bunkovej biológie v roku 1984. Ten rok ona tiež bol zvolený do členstva v Národnej akadémie vied. Ona slúžil ako prezident americkej spoločnosti Human Genetics v roku 1993.
Rowley získal mnoho ocenení a vyznamenaní, vrátane National medaily vedy a Lasker Award for Clinical Science, obaja ktorý získala v roku 1998. Je spoluzakladateľom a čo-editor vedeckom časopise Genes chromozómy a rakoviny.