Il a collaboré avec le médecin américain Charles Claude Guthrie à des travaux sur la suture vasculaire et la transplantation de vaisseaux sanguins et d'organes ainsi que la tête, et Carrel reçoit le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1912 pour ces efforts.
Il remporte le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1912 pour son travail sur l'assemblage de vaisseaux sanguins et la transplantation de vaisseaux sanguins et d'organes.