Auf drei Gebieten wurde Meir Wilchek als Forscher international bekannt, nämlich die Affinitätschromatographie, Affinitätsmarkierung und die Affinitätstherapie. Gemeinsamkeit aller drei Forschungsgebiete ist, dass es immer um Fragen der Affinität, nämlich um die Fähigkeit von Atomen, Molekülen, Makromolekülen und Geweben, eine bestimmte Bindung beziehungsweise eine Reaktion einzugehen. So ist beispielsweise das Avidin-Biotin System, das er zusammen mit Ed Bayer vom Weizmann Institut entwickelt hat, mit seinem Namen verbunden. Es beruht darauf, dass diese zwei nicht miteinander verwandten und in der Natur getrennt vorkommenden Proteine – Avidin ist im Eiklar enthalten, Biotin kommt als Vitamin in verschiedenen Nahrungsmitteln vor – eine unerhört starke Bindung miteinander eingehen, die aber unter bestimmten Bedingungen reversibel ist. Das Avidin-Biotin System stellt eine große Bereicherung dar, um biologisch aktive Substanzen, wie Enzyme, Hormone, Proteine, sogar Zellen zu reinigen und in Geweben zu identifizieren, und ist ein exzellentes Beispiel, wie Grundlagenforschung zu praktischer Anwendung führen kann.
Anwendung findet es in den unterschiedlichsten Industrieproduktionsprozessen, nämlich von den Bereichen der Physik, Chemie, Biochemie, Zellbiologie bis zur Biotechnologie und Nanotechnologie, und inkludiert modernste Techniken wie Verwendung von Biosensoren, DNA-Arrays und Proteinmikroassays, also Methoden zur Erfassung der Genomics und Proteomics. Meir Wilchek wuchs im von Deutschen besetzten Polen auf, später in Russland. Er, seine Schwester und seine Mutter überlebten die Verfolgungen des Nazi-Regimes, während sein Vater ermordet wurde. 1949 emigrierte er nach Israel, wo er an der Bar-Ilan Universität Chemie studierte und in Biochemie am Weizmann Institut im Jahr 1965 dissertierte. Danach war er in den USA drei Jahre als Forschungsstipendiat am National Institutes of Health.
1968 erfolgte die Rückkehr ans Weizmann Institut, wo er im Jahr 1971 zum Associate Professor und drei Jahre später zum Full Professor avancierte. Weiters war er mehrjähriger Vorstand des Departments of Biophysics des Weizmann Instituts und als Dekan der Fakultät Biophysics und Biochemistry tätig. Wilchek wurde vielfach ausgezeichnet, so erhielt er unter anderem den Preis der Wolf Foundation für Medizin 1987, den Pierce Preises für Biorecognition Technology sowie den Sarstedt-Preis.