Doll, die was opgeleid tot epidemioloog, begon begin jaren vijftig een onderzoek naar de gevolgen van roken voor de gezondheid. Al na een paar jaar stelde de hij dat roken „een belangrijke oorzaak” van longkanker was. Voor die ontdekking werd hij in 2001 in de adelstand verheven.

Het onderzoek van Doll was opmerkelijk wegens zijn lange duur.

Hij stuurde om de paar jaar vragenlijsten naar zijn proefpersonen, een groep van bijna 35.000 Britse artsen. De antwoorden op de laatste vragenlijst uit 2001 werden vorig jaar pas verwerkt.

Volgens de Universiteit van Oxford heeft het onderzoek van Doll miljoenen mensen het leven gered. „Zijn pionierswerk heeft geleid tot een drastische daling van het aantal rokers in de afgelopen vijftig jaar”.

Doll trok altijd hard van leer tegen de tabaksindustrie, die de kwalijke gevolgen van roken probeerde te bagatelliseren. Ook spoorde hij overheden aan mensen het roken te ontmoedigen.