毕业后，戴明来到美国农业部固氮研究所，主要从事统计学研究工作。
统计学是戴明的本行，抽样技术是他的拿手好戏。1939年，戴明出任美国人口统计局的调查顾问。在这里，他先后进行过两次关于抽样技术的大规模应用，第一次是在1940年的人口调查中，他把休哈特的统计质量控制原理应用在社会领域。从这次抽样调查开始，美国人口计量由原来的总体调查变为抽样统计。 1942年，随着战争的进行，戴明又把统计质量控制原理引入工业管理，他和另外两位专家向检验人员和工程师传授统计质量控制理论，把统计理论应用于战时生产。
但是，战争时期的生产，只求更多，不求更好，“萝卜快了不洗泥”。尽管戴明在美国不断呼吁重视质量，却很少能引起国内的重视。在 20世纪40年代，戴明反复强调质量控制的重要性，不断进行质量管理的培训，试图把统计学运用于工业生产。据说，在这一阶段美国政府和企业听过戴明培训课程的人数达3万人。不过，他的呼吁在美国反应寥寥，没有多少人对他的建议和课程真正有兴趣。
1946年，随着战争结束，戴明也离开了美国政府，自己成立咨询公司，并在纽约大学工商管理研究所兼职。
1947年，戴明接受盟军最高指挥部的征召，赴日本帮助当地的战后重建。当时，日本除了京都外，几个主要城市都在大规模空袭中被摧毁殆尽。作为一个缺乏自然资源的岛国，日本的崛起，依赖于向国际市场的开拓。但是，战争刚结束的日本，缺乏向国际市场开拓的本钱，物质的匮乏使大量美国货流向日本，日本对美国的巨额贸易逆差使他们无可奈何。在短缺经济下，不可能形成质量追求。“有”和“无”的问题尚未解决时，“好”和“坏”的问题就提不上企业的议事日程。所以，战后的日本产品以质量低劣而闻名。国际市场上，“Made in Japan”的标记，等同于劣质产品的代名词。有趣的是，当时有的日本公司迫不及待地在日本一个叫“Usa”的小村庄设厂，因为这一举措，可以使他们的产品借助大写字母的功效，打上“MADE IN USA”这个趾高气扬的标记。