Professor Winthrop var en av de fremste menn i science i Amerika i det 18. århundre, og hans innflytelse på tidlig forhånd i New England var særlig viktig. Både Benjamin Franklin og Benjamin Thompson (Teller Rumford) sannsynligvis skyldtes mye av sin tidlige interesse for vitenskapelig forskning til sin innflytelse. Han hadde også en avgjørende innflytelse i den tidlige filosofiske utdanning av John Adams i løpet av den siste tiden på Harvard., Brevvekslet med Royal Society i London—som han var en av de første Amerikanske intellektuelle å bli tatt på alvor i Europa. Han ble valgt til gjenopplivet American Philosophical Society i 1768. Han var kjent for å forsøke å forklare det store jordskjelvet i Lisboa i 1755, som en vitenskapelig—heller enn religiøs—fenomen, og hans anvendelse av matematiske beregninger for å jordskjelvaktivitet etter det store skjelvet dannet basis av krav som er gjort på hans vegne som grunnleggeren av vitenskap i seismologi., I tillegg, han observerte transporter av Kvikksølv i 1740 og 1761 og reiste til Newfoundland til å observere en transit of Venus. Han reiste i et skip levert av Provinsen Massachusetts—trolig den første vitenskapelige ekspedisjon sendt ut med noen begynnende Amerikanske staten.
Han var fungerende president for Harvard i 1769 og igjen i 1773, men hver gang avslo tilbudet om full presidentskap på grunn av alderdom., I løpet av de ni månedene i 1775-1776 når Harvard flyttet til Concord, Massachusetts, Winthrop okkuperte hus som skulle bli kjent som The Wayside, hjem til Louisa May Alcott og Nathaniel Hawthorne. I tillegg, han var aktivt interessert i offentlige anliggender, var i flere år en dommer av skifteretten i Middlesex County, var medlem av Governor ‘ s Råd i 1773-74, og senere som tilbys vekten av sin innflytelse til å patriotiske årsak i Revolusjonen. Han publisert:
- Foredrag om Jordskjelv (1755)
- Svar til Mr., Prince ‘ s Letter på Jordskjelv (1756)
- Konto for Noen Brennende Meteorer (1755)
- To Forelesninger på Parallax (1769)