Pracując w bezpośrednim kontakcie z tetraetyloołowiem Midgley nabawił się ołowicy, przez co musiał wycofać się na jakiś czas z życia zawodowego.
Synteza freonu Poważnym problemem ówczesnych chłodziarek było użycie łatwopalnych i toksycznych płynów chłodniczych, np. amoniaku, butanu, dwutlenku siarki czy chlorometanu, co uniemożliwiało masową sprzedaż lodówek konsumentom prywatnym. W 1928 Kettering zlecił Midgleyowi rozwiązanie tego problemu. W poszukiwaniu idealnego środka chłodniczego Midgley rozpoczął testy ze związkami węgla, azotu, tlenu, wodoru, fluoru, chloru i bromu. Jednym z otrzymanych związków był pierwszy freon dichlorodifluorometan (oznaczany CFC-12) – wydający się być idealnym środkiem chłodniczym, aż do odkrycia jego wpływu na proces powstawania dziury ozonowej.
Członkostwa i odznaczenia W 1923, za prace nad środkami przeciwstukowymi, Midgley otrzymał Medal Nicholsa. Był aktywnym członkiem Amercian Chemical Society (ACS), którego przewodniczącym został w 1944. W 1937 za odkrycie freonu otrzymał Medal Perkina. W 1941 przyznano mu Medal Priestleya.