Porén, Rutherford fixo os seus descubrimentos máis célebres despois de trasladarse á Universidade Vitoria de Manchester, no Reino Unido en 1907. En 1911 teorizou a existencia do núcleo atómico, no que se reúne toda a carga positiva e case toda a masa do átomo[5] e deseñou un modelo atómico, ao que chegou para explicar o fenómeno da dispersión de Rutherford.[6] descuberta por Hans Geiger e Ernest Marsden en 1909[7] baixo a dirección de Rutherford durante o coñecido experimento da lámina de ouro. Ademais, coa colaboración do seu discípulo Frederick Soddy, conseguiu a primeira transmutación artificial.
Se durante a primeira parte da súa vida consagrouse por completo ás súas investigacións, pasou a segunda metade dedicado á docencia e dirixindo os Laboratorios Cavendish de Cambridge,[8] no que se descubriu o neutrón, e no que se formaron Niels Bohr e Oppenheimer. A súa influencia neste terreo da física que descubriu foi pois especialmente relevante.