Karrer kutatásaiegyikkutatásai egyik legfontosabb kutatási területe a növényi pigmentek, főképp a sárga karotenoidák kutatása voltak. Tisztázta kémiai struktúrájukat, megmutatva, hogy némelyiküket a vitaminná lehet átalakítani az emberi szervezet számára. Munkája az [[A-vitamin]] fő alkotója, a [[béta-karotin]] formula felfedezéséhez vezetett. [[George Wald]] is egy ideig Karrer laboratóriumában dolgozott, amikor a vitamin szerepét kutatta a retinában. Később Karrer foglalkozott még az [[aszkorbinsav]]val ([[C-vitamin]]), majd kiterjesztette kutatásait a [[B2-vitamin|B2]] és az [[E-vitamin]]ra.
Karrer számtalan tanulmányt publikált, számos díjat kapotkapott, köztük [[1937]]-ben [[Kémia Nobel-díj]]at is (ugyanakkor, amikor [[Szent-Györgyi Albert]] a C-vitaminért). Tankönyvét, a ''Lehrbuch der Organischen Chemie'' címűt [[1927]]-ben adta ki, hét nyelvre fordították le.
