Su estudio sobre genética revolucionó la historia de la embriología y citogenética, pues Nettie Stevens descubrió que los cromosomas eran los que determinaban el sexo de los organismos.
Desde niña, en su natal Vermont, Nettie Stevens soñaba con ir a la universidad. A pesar de ser una alumna destacada en el colegio, la falta de recursos económicos y su condición de mujer le impidieron continuar estudiando. Aún así se dedicó a trabajar como profesora y bibliotecaria, hasta que ahorró lo suficiente para estudiar en la Universidad de Stanford, cuando tenía 35 años. Para 1902 Nettie Stevens no sólo se había licenciado, sino que había completado su maestría y había publicado su tesis doctoral.
Entre 1901 y 1902 viajó a Europa donde trabajó en la Estación de Zoología de Nápoles y luego en el laboratorio de Theodor Boveri, quien por entonces investigaba el rol de los cromosomas en la herencia, y donde se presume Nettie encontró su vocación por la genética.
Su talento llamó la atención del prestigioso genetista, y futuro Premio Nobel, Thomas Hunt, quien la incorporó a su equipo y la ayudó a dirigir su trabajo enfocado en la investigación de los cromosomas y la herencia de Mendel. Si bien la ciencia de principios del siglo XX estaba muy enfocada en que la determinación del sexo ocurría dentro del huevo, no había certeza de cuáles eran los factores que determinaban si el organismo era hembra o macho.
Así Nettie se dedicó a investigar en insectos, en especial el gusano de la harina, donde descubrió que las hembras sólo producían células X, mientras que el macho producía X e Y. Tras el análisis de 50 especies de escarabajos y nueve de moscas, publicó en 1905 Studies in Spermatogenesis with Special Reference to the “Accessory Chromosome” donde constató, por primera vez en la ciencia, que los cromosomas son parejas de células, donde si el óvulo fecundado por un espermatozoide portador del cromosoma X daría como resultado una hembra, y si era portador de Y el resultado sería un macho. Hasta ese momento la ciencia determinaba que los cromosomas eran largos bucles, mientras que la teoría de Stevens los propuso como parejas de células.
A pesar de este enorme descubrimiento otro genetista quien había inspirado parte del trabajo de Stevens, Edmund B. Wilson publicó ese mismo año un estudio con resultados similares a los de Stevens. Durante años la historia le otorgó a Wilson el papel central en la relación cromosoma sexo, hasta que alguien se dio cuenta que en su publicación citaba los resultados de Stevens como similares a los suyos.
El crédito se lo llevó Wilson y Stevens permaneció como una investigadora secundaria. Durante 9 años, hasta su muerte en 1912, Stevens publicó más de 40 artículos, la mayoría de gran valor para la investigación en genética. Consciente de la poca relevancia que le daban al trabajo de las mujeres, y debido a esta experiencia, Nettie Stevens se dedicó a hacer publicaciones de excelente calidad, con cantidad inigualable de datos y llenas de citas y referencias al trabajo de otras mujeres para darles visibilidad.
