В 1922 году в этом же университете он защитил докторскую диссертацию и был награжден золотой медалью. Темой диссертации была роковая болезнь – сахарный диабет, с которым он поклялся свести счеты, будучи еще студентом. Исследования начались с октября 1920 года, когда Бантинг прочитал статью М. Баррона, в которой описывалась блокада панкреатического протока желчными камнями и развивающаяся в этой связи атрофия ацинозных клеток. Бантинг обратился к заведующему кафедрой Джону Маклеоду, считавшемуся ведущим специалистом по диабету, за помощью в проведении экспериментов. Но вначале получил отказ – профессор не принял всерьез проект начинающего ученого. Но затем выделил Бантингу университетскую лабораторию, 10 собак и 1 штатную единицу – 22-летнего ассистента Чарльза Беста.
На свои небольшие сбережения и на деньги, заработанные его ассистентом, студентом-медиком Чарльзом Бестом, за участие в соревнованиях по бейсболу, Бантинг покупал собак и ставил опыты по удалению у них поджелудочной железы, вызывая сахарную болезнь. 27 июля 1921 года после напряженных экспериментов он ввел таким животным взятую у здоровых собак вытяжку поджелудочной железы – инсулин, и концентрация сахара в крови больных собак быстро снизилась.
Фредерик Бантинг и Чарльз Бест из поджелудочной железы выделили экстракт с высокой биологической активностью, обладающий способностью снижать уровень сахара в крови. Так, в 1921 году они, основываясь на предшествующих исследованиях (в 1869 году, студент-медик Поль Лангерганс открыл в поджелудочной железе многочисленные скопления неизвестных клеток – островков, носящих сегодня его имя), получили в чистом виде гормон лангергансовых «островков» – инсулин. В том же году ученые сообщили о результатах своих исследований на заседании клуба «Физиологического журнала» Торонтского университета, а в декабре выступили перед членами Американского физиологического общества в Нью-Хейвене.
Профессор Маклеод, убедившись в перспективности исследований, использовал все возможности своей кафедры для получения и очистки инсулина.
В декабре 1921 года он предложил в помощь двум профессиональным физиологам не менее талантливого биохимика Джеймса Коллипа для организации очистки инсулина, который очень быстро поставил процесс на поток. В январе 1922 года Бантинг и Бест испытали действие нового препарата, они ввели себе по 10 условных единиц нового лекарства. В это время госпитализировали 14-летнего мальчика в состоянии диабетической комы. Только применение инсулина спасло его от неминуемой смерти. Следующим, кого вернул к жизни доктор Бантинг, был его друг – врач Джилькриста, ставший его верным помощником. Число исцеленных больных, обреченных на смерть, росло в геометрической прогрессии.