从莱比锡到伦敦
卡茨1934年在莱比锡取得医学学位，1935年离开德国，到伦敦大学学院随A. V. 希尔研究。1939年，他赴悉尼与约翰·埃克尔斯、斯蒂芬·库夫勒合作研究神经肌肉传递，战后返回伦敦，1952年出任生物物理学教授。
参考：[1]
没有刺激也会出现的小信号
卡茨与保罗·法特使用细胞内微电极，记录蛙神经肌肉接头的终板电位。1952年，他们描述未刺激运动神经时仍会出现的微小去极化信号，即微小终板电位，并把它们与神经末梢自发释放乙酰胆碱联系起来。
参考：[3]
由波动推断递质成包释放
1954年，他与何塞·德尔卡斯蒂略分析低钙等条件下终板反应的幅度波动。较大反应可表现为多个微小单位的叠加，有时刺激后也会没有反应；这些分布与统计模型相符，为递质以离散单位释放的解释提供证据。这里的“量子”指释放单位，不是量子力学的作用机制。
参考：[3]
释放概率与突触机制
这套分析还把钙的作用与释放单位出现的概率联系起来，使研究者能从肌细胞的电信号追问神经末梢的释放过程。1970年的共同获奖涉及神经末梢递质的储存、释放和失活，卡茨的贡献集中在传递与释放机制。