I 1928 tok han opp en stilling Som Forskningsassistent TIL A. M. Tyndall i H. H. Wills Physical Laboratory Ved University Of Bristol, senere utnevnt foreleser, og I 1948 utnevnt Melville Wills Professor I Fysikk. I 1936 deltok han i en ekspedisjon til Vestindia som en del av en studie av vulkansk aktivitet, og hvor han vises på et stempel utstedt I Grenada.I Løpet av Sin tid ved Bristol University, brukte Powell seg på å utvikle teknikker for å måle mobiliteten til positive ioner, å etablere naturen til ionene i vanlige gasser, og til bygging og bruk av En Cockcroft generator for å studere spredning av atomkjerner. Han begynte også å utvikle metoder som bruker spesialiserte fotografiske emulsjoner for å lette opptaket av spor av elementære partikler, og i 1938 begynte han å anvende denne teknikken til studiet av kosmisk stråling, utsette fotografiske plater i høy høyde, på toppen av fjellene og ved hjelp av spesialdesignede ballonger, samarbeider i studien Med Giuseppe Occhialini, H. Muirhead og ung Brasiliansk fysiker C@sar Lattes. Dette arbeidet førte i 1946 til oppdagelsen av pion (pi-meson), som viste seg å være den hypotetiske partikkelen foreslått I 1935 Av Yukawa Hideki i hans teori om kjernefysikk.

I 1949 Powell ble Valgt Til Fellow Av Royal Society og mottok society Hughes Medalje samme år. I 1950 ble Han tildelt Nobelprisen i Fysikk «for sin utvikling av den fotografiske metoden for å studere kjernefysiske prosesser og hans funn om mesoner laget med denne metoden». Cé Lattes jobbet med ham på tidspunktet for oppdagelsen og hadde forbedret følsomheten til den fotografiske emulsjonen. Debendra Mohan (dm) Bose (nevø Av Sir J. C. Bose) og Chowdhuri publiserte tre påfølgende papirer I Nature, men kunne ikke fortsette videre etterforskning på grunn av » ikke-tilgjengelighet av mer sensitive emulsjonsplater i krigsårene. Syv år etter denne oppdagelsen av mesoner av Dm Bose Og Bibha Chowdhuri, Gjorde Cf Powell den samme oppdagelsen av pioner og myoner og ytterligere forfall av myoner til elektroner … ved hjelp av samme teknikk». Han anerkjente i sin bok, «I 1941 hadde Bose og Chaudhuri (sic) påpekt at det i prinsippet er mulig å skille mellom sporene til protoner og mesoner i en emulsjon… de konkluderte med at mange av de ladede partiklene som ble arrestert i platene deres, var lettere enn protoner, deres gjennomsnittlige masse var … det fysiske grunnlaget for deres metode var riktig og deres arbeid representerer den første tilnærmingen til spredningsmetoden for å bestemme momenta av ladede partikler ved observasjon av deres spor i emulsjon». Faktisk var den målte massen av partikkelen Av Bose Og Chowdhuri svært nær den aksepterte verdien målt Av Powell som brukte forbedrede» fulltoneplater». Fra 1952 Powell ble utnevnt til direktør for flere ekspedisjoner Til Sardinia Og Po-Dalen, Italia, utnytte høytliggende ballong flyreiser.I 1955 la Powell, også medlem Av World Federation Of Scientific Workers, sin signatur til Russell-Einstein Manifestet fremsatt Av Bertrand Russell, Albert Einstein Og forsker Joseph Rotblat, og var involvert i forberedelsene til Den første Pugwash-Konferansen Om Vitenskap og Verdenssaker. Som Rotblat sa det, » Cecil Powell har vært ryggraden I Pugwash-Bevegelsen. Han ga det sammenheng, utholdenhet og vitalitet.»Powell ledet møtene I Pugwash Continuing Committee, ofte stående i For Bertrand Russell, og deltok på møter til 1968.

I 1961 Powell mottok Royal Medal, og servert på Scientific Policy Committee Av European Organization For Nuclear Research (CERN) det året, og i 1967 ble han tildelt Lomonosov Gold Medal AV Academy OF Sciences I SOVJETUNIONEN (nå russiske Academy Of Sciences) «for fremragende prestasjoner i fysikk av elementære partikler».