Orvos férje halála után úgy döntött, ő is orvos lesz. Mivel Kanadában abban az időben nők nem járhattak orvosi egyetemre, lányával, Lilliannel mindketten a Michigan State University hallgatói lettek. 1883-ban diplomáztak, Winnipegben kezdtek praktizálni, csatlakozott hozzájuk Amelia másik lánya, Charlotte, aki nővér volt. Orvosi munkája mellett Amelia alapítója volt az Equal Franchise Association-nak, tagja és alelnöke a Dominion Womens Christian Temperance Union-nak és az Ottawa Equal Suffrage Society-nek.
A Melbourne-i egyetemen szerzett orvosi diplomát, 1923-tól a Royal Children's Hospital-ben kapott állást. (Nem volt egyszerű, a kórház vezetése először elutasította a jelentkezését, mivel a kórházban nem volt WC orvosnők számára.) A gyermekbénulási járvány idején bebizonyította, hogy a vírusnak több fajtája van, ez fontos volt a későbbi szérum kifejlesztéséhez. 1925-1931 között a Poliomyelitis Committee of Victoria konzultánsa volt. A Rockefeller alapítvány utazó ösztöndíjával Angliában és az Egyesült Államokban ortopédiai tanulmányokat folytatott.
A Johns Hopkins School of Medicine-en diplomázott, gyakorlóévét a baltimori Harriet Lane gyermekgyógyászatán töltötte. Itt találkozott azzal a betegséggel, amely egész további tudományos munkáját meghatározta: az influenzás agyhártyagyulladással, amely gyermekeknél 100%-os halálozással járt. A New York-i Babies Hospital mikrobiológiai laboratóriuma vezetése alatt szakmai etalonná vált. Első komoly tudományos sikere 1939-ben volt, amikor az általa kikísérletezett gyógyszerrel influenzás agyhártyagyulladásos csecsemők teljes gyógyulásáról tudott beszámolni.