У 1956 році Чазов захистив кандидатську дисертацію.
У 1959 році Чазов почав працювати в Інституті терапії АМН СРСР. У 1963 році був призначений заступником директора з наукової роботи, а в 1965 році став директором інституту, перетвореного в 1967 році в Інститут кардіології ім. Мясникова АМН СРСР.
Пріоритетні наукові дослідження, проведені Чазов, отримали міжнародне визнання. Широко використовується для лікування хворих на інфаркт міокарда створений ним в 1960-ті роки метод тромболізису, безпеку якого він зазнав на собі. За створення високоефективних тромболітиків Євген Чазов в 1982 році був удостоєний Ленінської премії. У 1979 році було зареєстровано відкриття Чазов і його співробітниками механізмів креатинфосфатного шляху перенесення енергії в м'язі серця, що має велике значення не тільки для розуміння функціонування серця, а й створення нових лікарських засобів.
У 1969 році Євгену Чазову була присуджена Державна премія СРСР за розробку і впровадження в практику системи лікування хворих на інфаркт міокарда, що включала догоспитальную допомогу, створення перших в країні блоків інтенсивного спостереження, нових схем терапії. Ця система функціонує і сьогодні не тільки в Росії і країнах СНД, а й в країнах далекого зарубіжжя.
Велике практичне значення має розроблена Чазов і його учнями профілактика і реабілітація хворих з серцево-судинними захворюваннями, що дозволила попереджати розвиток хвороби і відновлювати працездатність хворих. Робота була удостоєна в 1976 році другий Державної премії СРСР. Міжнародне визнання цих досягнень було підтверджено обранням Євгенія Івановича Чазова президентом 1Х Міжнародного конгресу кардіологів і 1 го Міжнародного конгресу з профілактичної кардіології.
Спільно з Бернардом Лаун, професором кардіології Гарвардського інституту охорони здоров'я, Євген Чазов в 1980 організував році міжнародний рух "Лікарі світу за запобігання ядерної війни". Рух зіграло важливу роль у формуванні антиядерних настроїв в суспільній свідомості і сприяло, по визнанню політичних лідерів, підписання угоди про обмеження ядерних озброєнь. У 1985 році руху лікарів була присуджена Нобелівська премія миру, яку від імені руху прийняли Бернард Лаун і Євгеній Чазов.
Євген Іванович Чазов - почесний член багатьох іноземних академій наук, наукових асоціацій, товариств і колегій.
Всесвітня організація охорони здоров'я, відзначаючи заслуги Євгена Чазова, нагородила його премією Фонду Леона Бернара з врученням медалі "За видатні заслуги в області громадської медицини".