Uzyskawszy pozytywną odpowiedź od komisji stypendialnej w 1930 wyjechał do Meksyku, gdzie prowadził badania językoznawcze (poznając m.in. języki potomków zamieszkujących te tereny Indian) i – na mniejszą skale – archeologiczne. Następnie przez kilka lat po powrocie opracowywał zgromadzone materiały. W tym okresie zaczęły ukazywać się jego monografie na temat języka Majów, ale zostały one dość chłodno przyjęte przez świat naukowy, co zapewne bardzo rozczarowało pewnego słuszności swojej metody badawczej Whorfa.
Spotkanie z Sapirem Przełomem w rozwoju naukowym Whorfa okazało się spotkanie z E. Sapirem (1884–1939), wielkim autorytetem w dziedzinie języków Indian, jak i w językoznawstwie ogólnym. Ich współpraca rozwijała się od 1931, kiedy to Sapir zaczął pracę na Uniwersytecie Chicagowskim, a Whorf został jego studentem. Był wybitnym uczniem: za pracę semestralną pt. „Struktura języków athapaskan” otrzymał ocenę celującą i specjalną pochwałę. Mimo że formalnie uczęszczał na studia doktoranckie, tytułu wyższego nigdy nie otrzymał, ani nawet o niego nie zabiegał – studiował dla intelektualnej przyjemności. Znajomość z Sapirem pobudzała do dalszej pracy i owocowała publikacjami, zwłaszcza z zakresu języków uto-azteckich, a w szczególności języka Indian Hopi.