Durante su estancia posterior en la Universidad de California (UCLA) obtuvo una maestría en ciencias y el doctorado.
Las investigaciones, lideradas por Vinton Cerf, primero desde la Universidad de California (1967-1972) y posteriormente desde la Universidad de Stanford (1972-1976), llevaron al diseño del conjunto de protocolos que hoy son conocidos como TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), que fue presentado por Vinton Cerf y Robert Kahn en 1972.
Siempre preocupado por los problemas de conexión de redes, Cerf estableció en 1979 la Internet Configuration Control Board (que posteriormente se denominó Internet Activities Board), y fue su primer presidente.
Entre 1982 y 1986 diseñó el MCI MAIL, primer servicio comercial de correo electrónico que se conectaría a Internet.
Vinton Cerf fue vicepresidente mundial y actualmente es Chief Internet Evangelist de Google.