Маршалл хорошо известен тем, что доказал, что бактерия Helicobacter pylori является причиной большинства пептических язв, опровергнув десятилетия медицинской доктрины, согласно которой язвы вызываются стрессом, острой пищей и слишком большим количеством кислоты.
Он все еще изучает H. pylori и руководит исследовательской лабораторией H. pylori в UWA.