Ήταν πρωτοπόρος στην κυτταροπαθολογία και για τον πρώιμο εντοπισμό του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας.

Είναι περισσότερο γνωστός ως ο άνθρωπος που ανακάλυψε την πρωτοποριακή κυτταροδιαγνωστική μέθοδο, γνωστή ως Τεστ Παπ, που χάρισε ζωή στις γυναίκες όλου του κόσμου, όπως αναφέρει αναμνηστική πλάκα στο Ερευνητικό Καρκινολογικό Ινστιτούτο «Γ. Παπανικολάου».

Ο Γεώργιος Παπανικολάου πέρασε τα παιδικά του χρόνια στην Κύμη, όπου και τελείωσε το Δημοτικό Σχολείο. Κατόπιν οι γονείς του, τον έστειλαν στην Αθήνα για να τελειώσει τις εγκύκλιες σπουδές. Με το πέρας των γυμνασιακών του σπουδών εισήλθε το 1898 στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών, σε ηλικία 15 ετών. Έλαβε το πτυχίο του το 1904, σε ηλικία, δηλαδή, μόλις 21 ετών.

Στη συνέχεια εκπλήρωσε τη στρατιωτική του θητεία. Τότε, ο πατέρας του πρότεινε μεταξύ άλλων να ακολουθήσει το δρόμο του στρατιωτικού ιατρού, την οποία πρόταση, βεβαίως, απέρριψε.

Υπέρμαχος του δημοτικισμού, ο Γεώργιος Παπανικολάου τελικά επικεντρώθηκε στη βιολογία και την έρευνα, με τον ίδιο να γράφει κάποτε στον πατέρα του: «Δεν είμαι πλέον ονειροπόλος. Η επιστήμη με άρπαξε από τα χέρια του Νίτσε. Πατώ απάνω σε έδαφος στερεό…». Το 1910 παντρεύτηκε με την Ανδρομάχη Μαυρογένη, ενώ ακολούθως συμμετείχε στους Βαλκανικούς Πολέμους προτού μεταβεί αρχικά στη Γαλλία και εν συνεχεία στις ΗΠΑ, όπου το ζευγάρι εργάστηκε σε εμπορικό κατάστημα, πουλώντας χαλιά και ράβοντας κουμπιά με αμοιβή πέντε δολάρια την εβδομάδα.

Δείχνοντας ωστόσο τις ικανότητές του, κέρδισε μια θέση στο Εργαστήριο Ανατομικής του Πανεπιστημίου Κολούμπια και, αργότερα, μία θέση στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ της Νέας Υόρκης. Ακολούθως εκλέχθηκε υφηγητής, έκτακτος καθηγητής και, τέλος, τακτικός καθηγητής της ανατομίας και ιστολογίας στην ιατρική σχολή του Πανεπιστημίου Κορνέλ. Μετά από μακρές έρευνες επί της εκφυλιστικής κληρονομικής επίδρασης του οινοπνεύματος σε ινδικά χοιρίδια ο Παπανικολάου στράφηκε σε προβλήματα αναπαραγωγής σχετιζόμενα με τη λειτουργία των γεννητικών οργάνων, τον καθορισμό του φύλου, τη λειτουργία των ενδοκρινών αδένων, καθώς και των φυλετικών ορμονών.

Η πρώτη του ανακοίνωση επί της χρησιμοποίησης της κυτταρολογικής μεθόδου προς διάγνωση του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας, το 1928, έγινε δεκτή με πολύ σκεπτικισμό, καθόσον η κρατούσα τότε γνώμη, για τέτοιου είδους έρευνα και εφαρμογή, επί αποφολιδουμένων κυττάρων ήταν πρακτικά αδύνατη. Τέτοια διάγνωση θεωρούνταν δυνατή, μέχρι την εποχή εκείνη, μόνο με την τομή του πάσχοντος οργάνου.

Οι έρευνες του Παπανικολάου επεκτάθηκαν στη συνέχεια στις κυτταρολογικές αλλοιώσεις στο καρκίνο του αυχένα της μήτρας και του ενδομητρίου, των οποίων τα πορίσματα δημοσίευσε το 1943 από κοινού μετά του καθηγητή γυναικολογίας Έρμπερτ Τράουστ σε ειδική μονογραφία υπό τον τίτλο «Διάγνωσις του καρκίνου της μήτρας μέσω των κολπικών επιχρισμάτων» (Diagnosis of Uterine Cancer by the Vaginal Smear).

Η δημοσίευση της εργασίας αυτής κέντρισε το παγκόσμιο ιατρικό ενδιαφέρον και να προκαλέσει την άμεση δοκιμαστική χρησιμοποίηση της μεθόδου σε διάφορα νοσοκομεία. Το 1944 έγινε η πρώτη εφαρμογή επί του ουροποιητικού συστήματος και στη συνέχεια επί του πεπτικού και άλλων συστημάτων του οργανισμού.

Ο Παπανικολάου με τις εργασίες του αυτές έγινε ο θεμελιωτής νέου επιστημονικού κλάδου της «αποφολιδωτικής κυτταρολογίας», βασιζόμενη ακριβώς στη μελέτη των αποφιλιδουμένων κυττάρων του οργανισμού στις διάφορες κοιλότητες αυτού. Η μέθοδος αυτή – που έλαβε προς τιμή του την ονομασία «Μέθοδος Παπανικολάου» ή «Τεστ Παπανικολάου» ή «Τεστ Παπ» – άνοιξε ευρείς νέους ορίζοντες στην ιατρική έρευνα στη γενετήσια φυσιολογία και ενδοκρινολογία ειδικότερα για τον καρκίνο.

Το 1954, ο Παπανικολάου δημοσίευσε το έργο «Άτλαντας της Αποφολιδωτικής Κυτταρολογίας» (Atlas of Exfoliative Cytology), εδραιώνοντας και επίσημα πλέον τη νέα ιατρική πρακτική και ειδικότητα που ουσιαστικά ανέπτυξε από το μηδέν. Σήμερα το τεστ Παπανικολάου (Τεστ Παπ) χρησιμοποιείται παγκοσμίως για την διάγνωση του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας, επί της προκαρκινικής δυσπλασίας και άλλων κυτταρολογικών ασθενειών του γυναικείου αναπαραγωγικού συστήματος.

Ο Γεώργιος Παπανικολάου έλαβε πολλές σημαντικές διακρίσεις για το έργο του. Ο θάνατος του, στις 19 Φεβρουαρίου 1962 από καρδιακή προσβολή, ήταν μεγάλη απώλεια για την επιστήμη.