Iako nije mnogo putovao, uloga predsednika Akademije prirodnih nauka pružila je Samjuelu Mortonu priliku da sarađuje sa naučnicima širom sveta kako bi nabavio ljudske lobanje za svoje istraživanje. Primao je lobanje pronađene na bojnim poljima i ukradene iz katakombi i nabavio oko 900 lobanja. Sa svakom lobanjom je sprovodio isti postupak. Napunio bi je crnim biberom u zrnu - kasnije je koristio sačmu - koji je potom istresao kako bi utvrdio zapreminu lobanje. Veličina lobanje je bila pokazatelj veličine mozga, koja je ukazivala na intelektualni razvoj.
Samjuel Morton je smatrao da rase imaju različito poreklo i karakteristike koje odgovaraju njihovom mestu u božanski određenoj hijerarhiji. On razlikuje pet "rasa" utemeljenih na merenju veličine lobanje:
1. Kavkaska (Evropa, Indija, delovi severne Afrike i Srednjeg istoka)
2. Mongolska (kineska i eskimska)
3. Malajska (Malezija, Polinezijska ostrva)
4. Američka (urođeničko stanovništvo Severne i Južne Amerike)
5. Etiopska (supsaharska Afrika).
Na temelju svojih merenja Samjuel Morton je utvrdio da su belci ili "Kavkažani", najinteligentnija rasa. Istočnoazijci, za koje je koristio termin "Mongoli" iako "domišljati" i "prijemčivi za kultivisanje", su jedan sustepen ispod. Zatim slede Južnoazijci ili "Malajci", za njima američki urođenici, a crnci ili "Etiopljani" se nalaze na dnu.
