Después de unas breves estancias en Inglaterra y Francia, se unió al Instituto Italiano del Cáncer en Milán como voluntario.
Desde entonces se ha extendido y promovido la investigación científica dirigida a mejorar las técnicas de cirugía más conservadoras.
Veronesi defendió la cuadrantectomía, demostrando que las curvas de supervivencia son similares a la mastectomía (asociada a la extirpación de los ganglios linfáticos axilares), pero el impacto estético y psicosexual es mucho más favorable en la cuadrantectomía.
Siguiendo estos principios, mejoró la biopsia del ganglio centinela e hizo lo posible evitar la disección de la axila en el cáncer de mama cuando existía negatividad en los ganglios linfáticos.
A lo largo de su vida Veronesi hizo públicas sus opiniones sobre diversos aspectos éticos: