Tonegawa terkenal karena meneliti mekanisme genetik dari sistem imun adaptif (kekebalan tiruan). Ide awalnya bahwa setiap gen menghasilkan satu protein. Terdapat sekitar 19,000 gen dalam tubuh manusia, dan tubuh manusia dapat menghasilkan jutaan antibodi. Tonegawa menunjukkan dalam percobaan yang dimulai pada tahun 1976, materi genetik menyusun dirinya sendiri untuk membentuk jutaan antibodi. dalam percobaannya, ia membandingkan DNA dari sel-sel B (sejenis sel darah putih) dalam embrio tikus dan tikus dewasa, ia mengamati bahwa gen dalam sel B matang dari tikus dewasa dipindahkan ke sekeliling, direkombinasi, dan dihilangkan untuk membentuk keragaman kawasan antibodi yang tersedia.
Tonegawa lahir di Nagoya, Jepang dan masuk ke Sekolah Tinggi Hibiya, Tokyo. Ia menerima gelar sarjana dari Universitas Kyoto pada tahun 1963. Ia menerima gelar doktor dari Universitas California, San Diego. Ia mengerjakan karya pascadoktoral di Salk Institute, San Diego, di laboratorium Renato Dulbecco, lalu bekerja di Lembaga Imunologi Basel, Basel, Swiss, di mana ia mengerjakan eksperimen imunologi. Pada tahun 1981, ia menjadi profesor di Institut Teknologi Massachusetts, mendirikan dan memimpin Picower Institute for Learning and Memory, MIT.
Pada tahun 1982, ia dianugerahi Louisa Gross Horwitz Prize dari Columbia University bersama dengan Barbara McClintock, pemenang lain dari Hadiah Nobel tahun 1983 adalah anggota Gubernur Dewan Ilmiah di The Scripps Research Institute. Saat ini ia adalah direktur RIKEN-MIT Center for Neural Circuit Genetika di MIT. Sementara ia mengepalai sebuah laboratorium penelitian penuh di MIT, pada tanggal 1 April 2009, ia menjabat sebagai direktur RIKEN Brain Science Institute (BSI) di Wako-shi, Jepang. (sumber: Wikipedia)