Кэмпбелл начал заниматься вопросами клонирования еще в 1991 году. В 1996 году они вместе с коллегой Яном Вилмутом впервые поставили эксперимент по клонированию животного из клеток взрослой особи, в результате которого 5 июля 1996 года на свет появилась овца Долли. В ходе эксперимента биологи перенесли ядро из клетки молочной железы овцы породы фин-дорсет в лишенную ядра яйцеклетку овцы другой породы. Образовавшийся эмбрион имплантировали суррогатной матери.
Долли прожила 6,5 лет и оставила после себя шесть ягнят. Овечка была усыплена в 2003 году – у животного был обнаружен прогрессирующий рак легких, вызванный вирусом. В настоящее время чучело Долли выставлено в Национальном музее Шотландии.