Efter ett doktorsarbete med så kallade exotiska atomer (i detta fall sådana där en elektron bytts ut mot en myon) forskade Fitch från 1954 vid Princeton University, där han under en 20-årsperiod huvudsakligen studerade K-mesoner. År 1964 upptäckte Cronin och Fitch ett sönderfall av neutrala K-mesoner som bröt mot en