1993年,他作為高級研究員加入了微軟研究所並負責組建Microsoft's 語音識別技術研究團隊。2000年到2004年,他作為Microsoft's語音識別技術研究團隊的總經理,負責微軟語音技術和產品的研究、開發和市場拓展。他領導微軟語音技術的開發和產品的市場行銷,包括獲獎的Speech Server 2004。在加入微軟之前,他在卡內基·梅隆大學致力於發展CMU's Sphinx-II 語音識別系統。 在期刊和會議上發表了一百多篇論文,併合著出版了兩本非常有影響的專著即:Hidden Markov Models for Speech Recognition (Edinburgh University Press 1990)(語音識別中的隱含馬爾可夫模型(愛丁堡大學出版社1990))和Spoken Language Processing (Prentice Hall 2001)(口語處理(普林斯頓出版社2001))。曾獲中國教育部的科技進步獎、IEEE資訊理論文獎、Allen Newell傑出研究獎章,及SpeechTek的語言領域十大領軍人物稱號。
2015年以來,黃學東領導著微軟在美國、中國、德國、埃及、以色列的團隊研發包含語音識別及合成,微軟企業人工智慧客服對話解決方案、cris.ai以及luis.ai等認知服務、CNTK開源深度學習工具等人工智慧產品和技術。