Μετά την αφυπηρέτησή του συνέχισε τις σπουδές τους και ειδικεύτηκε στη χειρουργική, παράλληλα με το ερευνητικό του έργο. Το όνομά του συνδέθηκε με την ανακάλυψη της ινσουλίνης, την οποία απομόνωσε από τα νησίδια του Λάνγκερχανς στο πάγκρεας, μαζί με τον βιοχημικό Τζον ΜακΛίοντ (1876-1935) και τον γιατρό Τσαρλς Μπεστ (1899-1978), στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο.

Το 1923 τιμήθηκε μαζί με τον Μακλίοντ με το Νόμπελ Ιατρικής – Φυσιολογίας για την ανακάλυψή του αυτή, που χρησιμοποιείται στη θεραπεία του σακχαρώδους διαβήτη. Επειδή για την επίτευξη της ανακάλυψης είχαν συνεργαστεί και με τον Τσαρλς Μπεστ, ο οποίος όμως δεν τιμήθηκε με το Νόμπελ, ο Μπάντινγκ μοιράστηκε μαζί του το μερίδιο του χρηματικού του βραβείου.

Ο Φρέντερικ Μπάντιγκ σκοτώθηκε σε αεροπορικό δυστύχημα στις 21 Φεβρουαρίου 1941 στο Μάσγκρειβ Χάρμπορ του Καναδά, σε ηλικία 49 ετών.