Levi-Montalcini inbjöds 1947 till USA, där hon efter försök med transplantation av mustumörer till kycklingembryon kunde visa att tumörer producerar en tillväxtfaktor av tidigare okänt slag, vilken hon benämnde NGF (Nerve Growth Factor). Den amerikanske biokemisten Stanley Cohen lyckades senare isolera tillväxtfaktorn. Levi-Montalcini erhöll tillsammans med Cohen 1986 års Nobelpris