Calvin grįžo į Jungtines Amerikos Valstijas 1937 m buvo paskirtas į instruktorius chemija Kalifornijos universiteto Berklyje. Jo pradžioje tyrimai yra sutelktas tiriant elektroninės struktūros ryšį su organinių junginių spalvos. Tada jis pasuko jo dėmesį į fizinio organinės chemijos. Gautas knyga, Organinės chemijos teorija (1941), parašyta kartu su Gerald EK filialas, laikoma, kad didelę įtaką šiuolaikinės teorijos. 1941 metais prieš JAV įvesta II pasaulinio karo (1939-1945), Calvin buvo pavadintas docentas Berkeley. 1942, Calvin vedęs Marie Genevieve Jemtegaard, socialinis darbuotojas. Pora turėjo dvi dukteris ir vieną sūnų.
Nors Calvin toliau mokyti karo metu, jis tapo aktyvi nacionalinio karo pastangų. Jis buvo už Nacionalinės gynybos mokslinių tyrimų taryba nuo 1941 iki 1944 ir mokslo darbuotojui Manheteno projekte nuo 1944 tyrėjas 1945 Į pagalbą karo pastangų, Calvin sukūrė paprastą būdą gauti gryną deguonį iš atmosferos naudoti pramoniniams taikymams, įskaitant suvirinimo. Šis procesas pasirodė svarbus regionų, tokių kaip Pietų Ramiojo vandenyno, kur nebuvo galima reguliariai tiekia deguonį.
Kai karas baigėsi, Calvin grįžo į Berkeley. Jis buvo paskirtas docentas chemija Berklis 1945 ir po dvejų metų, paaukštintas į visiškai profesorius. Jis liko ten tol, kol jis išėjo į pensiją.
1945 m rudenį, Ernest Orlando Lawrence, direktorius Radiacinės laboratorija Berklis, patarė Calvin kad "dabar yra laikas padaryti kažką naudingo su radioaktyviųjų anglies" arba anglies 14, kuris buvo atrasta laboratorijoje penkis metus. 1946 vasario Calvin pasiūlė projektą studijuoja fotosintezę, tyrimą, turintį anglies 14. Kad įvykdytų šią užduotį, jis organizavo bioorganinės chemijos grupė, kurioje dalyvavo biologai, chemikai, ir fizikai. Komandos nariai dirbo kaip bendradarbiavimo ir atviras bendravimas atmosferą. Narys komentarų, "Tai buvo nepaprastai darni organizacija:. Kalvino mokslo lyderystė, Ernest Lauryno Stewardship, iš mokslininkų kokybė, projekto jaudulys, pakankamas finansavimas, visi buvo svarbūs veiksniai, prisidedantys prie sėkmės" Savo ruožtu, Calvin, kurie turėjo ribotą fone biologija, pradėjo studijuoti biologijos mokslų viduryje 1940-aisiais ir tęsė studijas, kol vėlai 1950-aisiais.
Calvin tikėjosi nušviesti fotosintezės, procesą, kad mokslininkai ne visiškai suprasti. Joseph Priestley atrado pagrindinį principą fotosintezės-kad augalai naudoti energiją iš saulės transformuoti anglies dioksid
