Великою віхою в історії онкології стало усвідомлення вірусного походження пухлин. У різні роки ряд науковців висували гіпотезу про вірусне походження деяких видів пухлин. Проте довести вірусну природу пухлин вдалося Пейтону Роусу. Перші його серйозні дослідження були спрямовані на вивчення лімфоцитів і злоякісних пухлин.
У 1909 році один фермер показав Роусу курку з пухлиною в ділянці грудини. При гістологічному дослідженні вчений виявив ознаки веретеноклітинної саркоми. Приготовлені їхні безклітинні екстракти тканин пухлини були введені іншим курям, у яких також розвивалася саркома.
Далі Роус домігся передачі пухлини курям протягом кількох поколінь. Учений опублікував результати своїх досліджень у «Журналі експериментальної медицини», де зазначив, що новоутворення були такими самими, як і справжні пухлини, і тому передача їх за допомогою безклітинних фільтратів має найважливіше значення. Отримані результати дозволили вченому припустити, що необхідною причиною новоутворень, певне, був вірус. Однак, як і повідомлення датських вчених, які проводили аналогічні дослідження лейкозу птахів, результати Пейтона Роуса залишилися поза увагою.
У 1912 році вчений висунув три теорії механізмів канцерогенезу. У першій з них говорилося, що віруси інфікують організм ще під час внутрішньоутробного розвитку або в молодому віці, та здебільшого зовсім не виявляються. Однак якщо на клітини, інфіковані вірусом, діє провокуючий фактор, може початися процес переродження клітин та зростання пухлини. Згідно другої теорії, виникнення пухлини залежить від впливу хімічних «провокуючих канцерогенів». І згідно з третьою гіпотезою, сплячі віруси і хімічні канцерогени при взаємодії здатні викликати спонтанну появу пухлин.
У подальшому вид пухлин, що вивчався ним, став називатися саркомою Роуса, а основний етіологічний фактор – вірусом саркоми Роуса.
Пейтон Роус отримав велику кількість відзнак і нагород.
Багато університетів дали йому почесні ступені. Він є іноземним членом Королівського товариства Англії, а також його Королівського медичного товариства, Данії та Норвезької академії наук і літератури. Інститут науки Вейцмана призначив Роуса почесним співробітником, а Академія медицини в Парижі – іноземним кореспондентом. Нагороджений медаллю Коваленка Національної академії наук, а також нагородою Американського онкологічного товариства за видатні заслуги. Роус також отримав премію Ласкера Американської асоціації громадського здоров’я, а також премію ООН за дослідження раку.
Вже у віці 87 років Роус отримав Нобелівську премію за відкриття онкогенних вірусів. Нагороду він розділив з Чарлзом Гаґґінсом, який відомий своїми роботами з лікування раку передміхурової залози.
