В 1983 году он заработал стипендию Фонда Марии Кюри, докторскую диссертацию защитил в Университете Сассекса.

Заняться проблемой клонирования млекопитающих Кэмпбелла сподвигли исследования швейцарского биолога Карла Ильмензее и особенно Джона Гёрдона, британца, лауреата Нобелевской премии за 2012 год (совместно с Синьей Яманака).

Гёрдон еще в 1958 году провёл успешное клонирование лягушки с использованием интактных клеточных ядер головастиков (собственно термин «клон» был впервые применен в 1963 году биологом и популяризатором науки Джоном Холдейном, описывавшим эксперименты Гёрдона).

Развивая идеи и наработки Гёрдона, Кэмпбелл приступил к клонированию животных в 1991 году, войдя в состав исследовательской группы Института Рослина, возглавляемой эмбриологом Яном Вилмутом.

Уже через четыре года ему и Биллу Ритчи удалось клонировать пару ягнят, названных Меган и Мораг, из эмбрионных клеток, дифференцированных в лабораторной культуре.

А еще чуть меньше, чем через два года, ему и его коллегам по группе Вилмута удалось, развив использованный метод, клонировать овцу, но на этот раз уже из взрослой и полностью дифференцированной клетки. Сам Кэмпбелл провел 66% всех работ эксперимента - из 236 опытов успех сопутствовал лишь одному, в результате которого и родилась овечка, содержащая генетический материал взрослой овцы, умершей за три года до этого, в 1993 году.

По мнению экспертов, метод, примененный Кэмпбеллом в 1996 году, может быть использован и для клонирования человека, однако работы в этом направлении встречают пока неоднозначную реакцию общества.

Клонированная овца гибридной породы финский дорсет была названа в честь пышногрудой американской кантри-певицы и поп-дивы Долли Партон, так как ядро исходной взрослой клетки было взято из вымени животного-донора. Долли, родившаяся в 1996 году, была здоровым животным, прожила шесть лет и умерла от вирусной инфекции легких, а вовсе не от «ускоренного старения» и таинственных болезней, как утверждали некоторые СМИ.

В 1998 году Кэмпбелл и Билл Ритчи в сотрудничестве с лабораторией РРL (Pharmaceutical Proteins Limited) клонировали еще одну овцу, названную Полли, из генетически измененных взрослых клеток кожи, содержащих человеческий ген.

Еще через два года возглавляемая Кэмпбеллом команда PPL сумела клонировать поросят, используя метод прямого клонирования, или трансфера ядра соматической клетки (somatic cell nuclear transfer, SCNT). Эта технология была использована для выведения животных, производящих молоко с набором белков, имеющих полезные свойства при лечении некоторых человеческих заболеваний.

В 1999 году Кэмпбелл становится профессором Университета Ноттингема, где он продолжает свои исследования по эмбриологии, клонированию, а также выращиванию и дифференциации стволовых клеток. В 2008 году он был награжден премией Шоу за исследования в области медицины и наук о жизни вместе с Яном Вилмутом и Синьей Яманака.

«Я уверен, что исследования в области клонирования и стволовых клеток приведут к решающему прорыву в медицине, улучшив жизнь большого количества людей, в том числе тех, кто страдает от возрастных заболеваний», - писал Кит Кэмпбелл в своей автобиографии.