Fairley adalah salah satu dari sejumlah pegawai AIF yang diberi cuti "untuk mengunjungi pelbagai hospital di United Kingdom sehingga mereka menjadi terbiasa dengan perkembangan terkini dalam bidang perubatan."[5] Untuk sementara waktu, dia bekerja dengan Martin di Lister Institute di London apabila dia memenuhi syarat untuk menjadi ahli Royal College of Physicians of London. Dia juga mendapat Diploma Kesihatan Awam dari University of Cambridge. Dia kembali ke Australia dengan menaiki Orontes pada Februari 1920, untuk menjadi pembantu penyelidik kepada Sydney Patterson, pengarah Institut Penyelidikan Perubatan Walter dan Eliza Hall, tempat Fairley berusaha mengembangkan ujian echinococcosis bersama dengan ujian yang telah dia kembangkan untuk bilharzia.

Fairley kekal selama kurang dari satu tahun sebelum mengundurkan diri untuk mengambil janji temu selama lima tahun di Bombay sebagai Ketua Perubatan Tropika Klinikal di Sekolah Perubatan Tropika yang baru dibuat, iaitu jawatan yang telah dicalonkan oleh Royal Society. Setibanya di India, dia mendapati bahawa skema itu telah ditinggalkan dan bahawa pelantikannya dapat dihentikan dengan notis enam bulan, dia tidak lagi diperlukan setelah Oktober 1922. Fairley memohon dan diterima khalayak termasuk Gabenor Bombay, Sir George Lloyd, memjadikan Setiausaha Negara bersetuju untuk mewujudkan jawatan khas lima tahun Pegawai Perubatan Makmal Bakteriologi Bombay dan Pakar Perubatan Perunding Kehormat kepadaHospital Sir Jamshedjee Jeejebhoy dan Hospital St George.

Di India, Fairley meneruskan penyelidikannya mengenai skistosomiasis. Penyakit ini tidak diketahui di India tetapi siput banyak disana dan ada bahaya bahawa pasukan yang kembali dari Mesir mungkin memperkenalkannya. Dengan ketiadaan skistosoma manusia, Fairley menyiasat schistosoma sapi, yang menjangkiti kerbau air dan haiwan peliharaan lain di daerah Bombay. Eksperimen dengan monyet membuktikan bahawa dos asid tartaric intravena setiap hari adalah rawatan yang berkesan. Fairley juga melakukan pekerjaan perintis mengenai penyakit cacing Guinea (dracunculiasis). Namun, minat utamanya adalah Tropical sprue. Tetapi dia tidak dapat menentukan penyebabnya atau menemui penawarnya; walaupun dijangkiti penyakit itu sendiri dan membuat kemajuan dalam rawatannya. Dia dibuang dari India, dan pergi ke United Kingdom untuk pulih pada tahun 1925. Semasa di India, dia telah bertemu dengan Mary Evelyn Greaves, dan mereka berkahwin di Gereja Presbyterian, Marylebone, pada 28 Oktober 1925.

Fairley kembali ke Australia pada tahun 1927 dan bergabung semula dengan Walter and Eliza Hall Institute. Dia bekerja di sana selama dua tahun, bekerjasama dengan pengarah baru, Charles Kellaway dalam kajian mengenai racun ular dan dengan Harold Dew mengenai pengembangan ujian diagnostik untuk echinococcosis. Fairley mendedikasikan sebahagian besar tahun 1928 untuk program racun ular, mengkoordinasikan sejumlah besar data epidemiologi - termasuk soal selidik kepada doktor Australia - mengenai kekerapan dan hasil gigitan ular elapid Australia. Usaha ini melibatkan banyak pemerahan untuk menghasilkan hasil racun khas dan maksimum, kajian inovatif mengenai gigitan ular menggunakan acuan lilin, dan pembahasan terperinci untuk menerangkan alat penggigit setiap spesies. Fairley selanjutnya melakukan kajian in vivo mengenai envenomasi dalam berbagai spesies haiwan besar, untuk menentukan keberkesanan langkah-langkah pertolongan cemas yang berlaku. Dia menyimpulkan bahawa paling baik, ligatur dan venesection tempatan mungkin melambatkan masa hingga mati setelah envenomasi yang ketara. Ini menguatkan keperluan antivenen yang berkesan (antivenoms) untuk spesies ular tempatan yang lebih berbahaya, terutama ular harimau ( Notechis scutatus), penambah kematian (Acanthophis antarcticus) dan copperhead (Austrelaps superbus), walaupun hanya yang pertama sesuai untuk pembuatan oleh Makmal Serum Komanwel (kini CSL Limited ).

Pada tahun 1928, Fairley mendapat janji temu di London sebagai Penolong Pakar Perubatan ke Hospital Penyakit Tropika dan Pensyarah di London School of Hygiene and Tropical Medicine. Walaupun dia dan Kellaway meyakinkan para gabenor untuk menunda permulaan Fairley sehingga penyelidikan racun utama mereka selesai, dia berangkat ke London pada akhir tahun itu. Dia juga membuka latihan perundingan di Harley Street . Di London, dia menemui pesakit dengan filariasis dan membuat ujian untuk mendiagnosis penyakit pada tahap awal; tetapi ketika dia menulis keputusannya, dia mendapati bahawa perincian ujian serupa telah diterbitkan. Pada tahun 1934, seorang pekerja pembetung dirujuk ke wadnya dengan penyakit kuning akut yang didiagnosis oleh Fairley disebabkan oleh filariasis. Penyakit ini dinyatakan sebagai bahaya pekerjaan kepada pekerja pembetung, dan langkah-langkah diambil untuk melindungi pekerja. Karyanya yang paling penting dalam tempoh ini adalah penyelidikan demam air hitam. Oleh kerana kes malaria jarang terjadi di United Kingdom, dia melakukan lawatan tahunan ke Laboratorium Penyelidikan Malaria Liga Bangsa-Bangsa di Hospital Pelarian di Salonika. Dalam proses itu, dia menggambarkan metaemalbumin, pigmen darah yang sebelumnya tidak diketahui. Untuk pencapaian ilmiahnya di London, Fairley terpilih sebagai Fellow Royal Society pada tahun 1942.