Selama penelitian tesisnya di laboratorium Günter Blobel, Walter memurnikan anggota kompleks makromolekul protein yang esensial untuk translokasi protein ke dalam retikulum endoplasma (RE)[3] dan menunjukkan bahwa molekul ini secara selektif mengenali protein sekretori yang baru terbentuk di dalam sitoplasma sel eukariot dan menargetkannya ke RE.[4] Ia kemudian mengidentifikasi komponen kompleks RNA 7S yang fungsinya esensial dan menamai holokompleks ini dengan partikel pengenalan sinyal (SRP).[5]
Walter pindah dari Rockefeller untuk memulai laboratorium miliknya di Universitas California, San Francisco[6] tempat ia dan timnya mengidentifikasi transmembran kinase/endoribonuklease yang menetap di RE, Ire1, yang merupakan satu dari tiga sensor yang diketahui dapat melakukan pelipatan di dalam lumen retikulum endoplasma dan bertanggung jawab menginisiasi jalur pensinyalan yang dikenal sebagai respons protein takterlipat.[7][8]
Laboratorium Walter melanjutkan fokusnya untuk memperoleh pemahanan mekanis dari pengurutan/penyasaran protein ke RE seperti pemahaman yang lebih baik pada interaksi antara homeostasis RE dan penyakit.[9]
Walter mendeskripsikan kariernya sebagai "berjalan sepanjang jalur penemuan yang tak disengaja" dan selanjutnya mengatakan "Secara pribadi, saya akan menganggapnya sebagai puncak karier saya jika beberapa aspek dari pengetahuan dasar yang telah kami kumpulkan selama bertahun-tahun diterjemahkan menjadi manfaat nyata bagi umat manusia. Namun yang penting, tidak ada satu pun dari peluang luar biasa ini yang tampak jelas ketika kami memulai perjalanan kami; mereka hanya muncul secara berangsur-angsur saat kita bersenang-senang dan dengan sungguh-sungguh mengikuti belokan dari jalur kami yang berkelok dan tak diduga."[10]
^Walter P & Blobel G (Oktober 1982). "Signal recognition particle contains a 7S RNA essential for protein translocation across the endoplasmic reticulum". Nature. 299 (5885): 691–8. doi:10.1038/299691a0. PMID6181418.
^Cox, J. S.; Shamu, C. E.; Walter, P. (1993). "Transcriptional induction of genes encoding endoplasmic reticulum resident proteins requires a transmembrane protein kinase". Cell. 73 (6): 1197–206. doi:10.1016/0092-8674(93)90648-A. PMID8513503.
^Ron, D.; Walter, P. (2007). "Signal integration in the endoplasmic reticulum unfolded protein response". Nature Reviews Molecular Cell Biology. 8 (7): 519. doi:10.1038/nrm2199. PMID17565364.