林海帆坚信，作为一名科学家，只有出类拔萃才能赢得认可。1990年，他加入了华盛顿嘉内基研究所，这个曾孕育出多位诺贝尔奖得主的科研圣地。在那里，他专注于生殖系细胞分化机制的研究，直至1994年，他创立了干细胞研究模式系统，揭示了膜骨骼蛋白在卵子发育中的核心作用，并提出了极化理论。他的工作首次精确定位了干细胞，确认了其存在和自我复制能力，还发现了“膜骨体”以及关键的干细胞分裂基因。这期间，他连续五年荣获“珍·可芬·查尔斯特誉博士后”奖，被选为全美“十大科学家”之一，2001年2月，林海帆晋升为杜克大学最年轻的终身教授，成为杜克大学综合癌症研究中心干细胞与生殖发育研究室的领导者。
1994年，包括杜克大学、哥伦比亚大学在内的九所知名学府向他抛出橄榄枝，他选择了杜克大学，这所与哈佛大学并肩的美国公爵学府，担任细胞生物学博士后的导师。此后，他在杜克大学的职务不断提升，曾任干细胞与生殖发育研究室主任，以及该校遗传学、分子细胞生物学、癌症生物学等多个领域的博士后导师。目前，林海帆在耶鲁大学任职，担任细胞生物学和遗传学终身教授，同时还是耶鲁干细胞研究中心的首席，领导着一个由62位教授和500多名研究人员组成的团队，致力于干细胞与再生医学领域的前沿研究。
此外，他还身兼多项重要职务，如美国国家医疗卫生总署、美国科学基金会等机构的基金评审委员会常委和委员，全美生物学家委员会常委，以及中国复旦、北大、清华大学的顾问教授等，彰显了他在学术界的广泛影响力和卓越贡献。
林海帆是海外杰出生物学家。2009年5月，第五届国际“科博会”高层论坛正在北京举行，一个年轻的华人专家正在人民大会堂主持生物遗传学分会，并做了题为“神经干细胞分化的分子调节”的学术报告，他引来了世界同行的敬佩目光，引来了世界新闻媒体的争相报道。他就是荣获美国“十大科学家”称号的外籍海外科学家林海帆先生。