Neel mengembangkan "hipotesis gen hemat" bahwa manusia di zaman paleolitik yang menghadapi kelaparan dalam waktu yang lama diselingi oleh periode singkat surplus makanan, akan beradaptasi secara genetik dengan mengolah lemak dan karbohidrat secara lebih efisien selama periode surplus makanan, akan menjadi tahan secara fisiologis selama periode kelaparan.[3] Neel percaya bahwa adaptasi genetik ini mungkin telah menciptakan kecenderungan munculnya diabetes mellitus tipe 2. Teori ini kemudian didiskreditkan oleh penelitian yang dilakukan oleh Neel sendiri.[4]
Yang sangat menarik bagi Neel adalah pemahaman tentang genom manusia dalam cahaya evolusi, sebuah konsep yang ia bahas dalam kerja lapangannya dengan antropolog budayaNapoleon Chagnon ketika sedang berada di tengah-tengah suku lokal Yanomamo dan Xavante di Brasil dan Venezuela. Keterlibatannya dalam penelitian lapangan ini mendapat sorotan tajam dan kritikan dalam kasus kontroversial "Kegelapan di El Dorado", skandal antropologi pada tahun 2000 yang melibatkan berbagai tuduhan penelitian tidak etis yang mengancam reputasi Neel. Tuduhannya adalah bahwa Neel sengaja menyuntikkan penduduk asli Amerika Selatan tersebut dengan vaksin campak yang mematikan guna memicu terjadi epidemi yang menewaskan ratusan bahkan ribuan orang.[5] Namun, tuduhan tersebut tidak pernah terbukti dan belakangan ditemukan bahwa wabah campak telah terjadi sebelum kedatangannya.
Dia beberapa kali bersaksi di depan komite dan sub-komite Kongres Amerika Serikat sebagai saksi ahli mengenai efek jangka panjang radiasi pada populasi manusia.
