En 1972 se incorpora al "Molekularer Systemaufbau Abteilung" del Max-Plank Institut für Biophysikalische Chemie de Göttingen como investigador. En dicho Instituto contacta con Bert Sakmann del departamento de Neurobiología con quien va a colaborar activamente en los siguientes años. Durante la primera década de esta asociación es prácticamente imposible separar la carrera científica de Erwin Neher de la de Bert Sakmann. Cualquier reparto de méritos sería injusto. El diseño y puesta a punto del "patch-clamp" es obra de ambos, de sus conocimientos, dedicación y entusiasmo. Es un ejemplo de colaboración y sólo en la última etapa puede hablarse de un trabajo más específico en cada uno de los casos.

En 1976 Erwin Neher y Bert Sakmann publican su trabajo seminal (Nature, 260, 799-802) en el que por primera vez registran canales iónicos aislados en la membrana de músculo denervado de rana. Tras un año sabático (1975-76) como investigador invitado en el Departamento de Fisiología de la Universidad de Yale (Dr. C. F. Stevens), en el que confirma sus resultados previos, se reincorpora al Instituto Max-Plank de Göttingen, participando en un experimento administrativo que resultó ser tremendamente fructífero: tres Departamentos de dicho Instituto, los de Neurobiología (Prof. Otto Cretzfeld), Biología Molecular (Prof. Tom Jovin) y Biofísica de Membranas (Prof. H. Kuhn) deciden contribuir con medios y espacio a la formación de un equipo, el Membranebiophysik gruppe (Dres. Barrantes, Neher y Sakmann). De dicho laboratorio saldría el "gigasello" y los principales trabajos del "patch-clamp". En 1982 es promovido a Director del departamento de Biofísica de Membranas del mismo Instituto.

En su última etapa se ha concentrado en conocer los mecanismos biofísicos que subyacen al fenómeno secretor, especialmente la señal de calcio intracelular y los saltos de capacitancia asociados a la exocitosis.

Ha sido Editor del Journal of Phisiology (1980-87). Ha recibido numerosos Premios y distinciones como los Premios Nernst-Haber-Bodenstein de la Sociedad Alemana de Química-Física (1977), Feldberg (Felberg Foundation, Londres, 1979), K. C. Cole (Biophysical Society, USA, 1982), Harold Lamport (Academia de Ciencias de Nueva York, 1982), Spencer (Columbia University, 1986), Leibniz (1986), International Research Award (Gairdner Foundation, Toronto, 1989), Hans Hellmut Vits (Universidad de Münster, 1990), Bristol-Myers Squibb Research Award (New York, 1990), Gerard (Sociedad Americana de Neurociencias, 1991); es también miembro de la Academia Europea (1989), de la National Academy of Sciences (1989), etc.

En 1991 le fue concedido, junto con su amigo y compañero Bert Sakmann, el Premio Nobel de Fisiología y Medicina.