Posteriormente se unió a un equipo de investigación de élite en el Instituto Rockefeller, primero investigando sobre vacunas contra la neumonía bacteriana y más tarde se dedicó a la investigación sobre la gripe.
Se convirtió en el primer estadounidense en aislar el virus de la gripe humana.
Cuando Jonas Salk llegó a esa universidad en 1941 para realizar estudios de posgrado en virología, Francis fue su mentor y le enseñó la metodología del desarrollo de vacunas.
El trabajo de Salk en Míchigan finalmente condujo a su vacuna contra la polio.
En 1933, Francis se casó con Dorothy Packard Otton y tuvieron dos hijos.