之后，雪莉·蒂尔曼进入美国国家卫生院进行博士后学习，并取得一系列震惊业界的科研成功，她参与了第一个哺乳动物基因的複製工程，后来她又在费城癌症研究所进行独立研究，取得了许多重要的科学突破。随后雪莉·蒂尔曼进入宾夕法尼亚大学担任人类遗传学、生物化学、生物物理学的助理副教授。

1986年雪莉·蒂尔曼进入普林斯顿大学，担任生命科学教授；两年以后他又成为霍华休斯医学研究院的研究员。1998年雪莉·蒂尔曼又担任了普林斯顿大学基因研究所的所长。

雪莉·蒂尔曼是美国国家研究理事会会员，参与制定了美国人类基因工程发展蓝图规划。同时雪莉·蒂尔曼还是国家卫生院所属的人类基因工程谘询理事会的主创会员。

雪莉·蒂尔曼不仅以她丰富的学术研究着名，她还是美国女性科学家的领袖，她致力于帮助年轻的科学家做出科研成果。1998年，雪莉·蒂尔曼在国家研究理事会召开的一次会议上发表了一篇题为《生命科学家的职业生涯趋势》的论文，受到了全国的关注。她帮助许多学者加入了皮尔慈善信託基金会生物科学选拔委员会。

从1993年到2000年，雪莉·蒂尔曼一直在普林斯顿大学科学技术委员会担任重要角色，该委员会鼓励向非科学技术专业的学生进行科学技术方面的教育培养。1996年她获得普林斯顿大学杰出教学“校长奖”。她发起了普林斯顿大学博士后教学伙伴行动，这项面向科学、工程学博士后的活动，每年把很多博士后研究生带到普林斯顿大学，既促进了他们的研究，也丰富了他们的教学经验。

2002年，欧莱雅公司和联合国教科文组织面向全球女性科学家颁发了世界科学奖，雪莉·蒂尔曼是五位获奖者之一。2003年，她又获得了生物学协会颁发的终生成就奖。2003年她还被新泽西州州长推举为新泽西州促进就业与经济发展委员会主席之一。

蒂尔曼还是美国哲学协会会员、美国国家科学院成员、医药研究所和英国皇家学会会员，她还是杰克逊实验室、洛克菲勒大学、冷泉港实验室的受託人。她同时又是美国国家卫生院顾问委员会的成员，是麻省理工学院沃克黑德生物医学研究所科学顾问委员会委员。