Independentment de Feodor Lynen, es dedicà a l'estudi del procés de la síntesi del colesterol, descobrint que l'àcid acètic és el començament d'una successiva cadena de reaccions químiques el producte final de les quals és el colesterol. Ambdós investigadors van contribuir al coneixement del metabolisme intermedi dels greixos i lípids. Els avanços en aquest camp van ser decisius en l'estudi de les malalties circulatòries i el posterior tractament de l'arterioesclerosi.
Bloch fou un dels primers investigadors que va descobrir l'important paper que té el colesterol en la formació de les hormones sexuals, descobriment que va obrir el camí de la biosíntesi dels esteroides actius.
