但許多流行病學家主張，這種因果關係隻見於傳染性疾病，它們有對應疾病的已知病原體和攜帶者（帶菌者），好比蚊子對應瘧疾，或者舌蠅對應昏睡病。如癌症和糖尿病這種非傳染性的慢性疾病則過於複雜和多變，從而不能僅與一種帶菌者或誘因聯係起來，更不用說“可預防的”誘因了。認為像肺癌這類慢性病可能也有特定的“攜帶者”並可被鍍金裝飾之後，可以像“流行病學的戰利品”一樣懸掛在走廊上的這種觀點，被斥為無稽之談。
在這種緊張、壓抑的氛圍中，希爾和多爾仍然全身心投入工作。他們是一對奇怪的搭檔，年輕些的多爾刻板、冷靜、沉著；年長的希爾活潑、古怪、幽默，這兩人就像一個典型的英國人和他的淘氣版翻版。戰後英國經濟脆弱，國庫瀕臨危機。當香煙價格漲了一個先令，以增加更多的稅收時，“煙草作為貨幣”被發放給那些自稱“習慣性的吸煙者”。多爾本人是一名“習慣性吸煙者”，他會在長時間忙碌的間隙，走出實驗室，快速抽上一支煙。
起初，多爾和希爾的實驗設計主要是一種方法論上的練習。從倫敦及其周圍的20家醫院選出了肺癌患者作為病例組和患其他疾病的患者作為對照組，每家醫院都有一名社工對病人進行訪談。即便多爾也不相信煙草是真正的罪魁禍首，但他們還是采用廣泛撒網的做法來試圖捕獲某種關聯。調查問題包括：煤氣廠離病人家的遠近，吃炸魚的頻率，以及他們晚餐是否更喜歡吃炸培根、香腸或火腿。在這堆問題當中，多爾暗藏了關於吸煙習慣的調查。
1948年5月1日，共收回了156份訪談結果。多爾和希爾通過篩選最初一批的回複，結果隻找到一個和肺癌有可靠的、無可爭辯的關聯——吸煙。更多訪談結果一周接一周地呈遞上來，更強化了這個聯係。即使曾支持“暴露在築路焦油中，是肺癌的起因”的多爾，也不能再與自己的數據爭辯了。在調查研究的中期，他警覺地把煙戒了。
同時，在聖·路易斯，溫德爾-格雷厄姆團隊也得到了相似的結果（這兩個研究，在跨兩個大陸的兩組人群中實施，幾乎得出了同樣的結論，證明了相關性的強度）。多爾和希爾匆匆忙忙拚湊了論文向期刊投稿。當年9月，其意義深遠的研究論文《吸煙與肺癌》，發表在《英國醫學雜誌》（BritishMedicalJournal）上。而在幾個月前，溫德爾和格雷厄姆已經在《美國醫學協會雜誌》（JournaloftheAmericanMedicalAssociation）上發表了他們的研究。
人們很可能認為多爾、希爾、溫德爾和格雷厄姆輕鬆地證明了肺癌與吸煙之間的關聯。但實際上，他們所證明的是完全不同的事實。為了理解這種很重要的差別，讓我們回歸病例對照的研究方法當中。
在病例對照研究中，風險是在事後分析的，如多爾和溫德爾的例子，他們就是問患上肺癌的病人是否吸煙。在經常被引用的統計類比中，這就類似於在交通事故之後問事故受害者，他們是否酒後駕車一樣。這種方式得出的數據，肯定會告知我們事故和酒精有潛在的關係。但是不能告訴我們喝酒的人被卷入事故的實際概率。這就像從後視鏡裏看風險，用回顧來評估風險。當有任何一點歪曲的時候，微妙的偏倚就會在這種評估中蔓延。如果司機高估（或低估）事故發生時他們的醉酒程度，會怎樣？又如果（回到多爾和希爾的例子）統計員不自覺地強化了對肺癌患者吸煙習慣的調查，或忽略了對照組的相似習慣，結果又會怎樣？
希爾知道消除這種偏差的最簡單方法——他曾構想過這種方法：如果一群人可以被隨機分成兩組，一組強製吸煙而另一組禁止吸煙；然後人們跟蹤這兩組，隨著時間的推移確定吸煙組的肺癌發病率是否以加速度增加。這樣的方法可以證明因果關係，但是，鑒於基本的醫學倫理原則，這種可怕的人體實驗簡直連想都不敢想，更不要說在活人身上真正實行了。