Bis 1939 wurde Spencer einer der weltweit führenden Experten für Radarrohrdesign. Spencer arbeitete bei Raytheon, einem Auftragnehmer des US-Verteidigungsministeriums, als Chef der Power Tube Division. Während seiner Arbeit bei Raytheon entwickelte Spencer eine effizientere Methode zur Herstellung von Magnetrons und erhöhte die Produktion von 100 auf 2600 Magnetrons pro Tag. Mit seinem Ruf und seiner Expertise gelang es Spencer, Raytheon zu helfen, einen Regierungsauftrag zur Entwicklung und Herstellung von Kampfradargeräten für das Strahlungslabor von M. I. T. zu gewinnen., Dies war für die Verbündeten des Zweiten Weltkriegs von großer Bedeutung und wurde hinter dem Manhattan-Projekt zum zweitwichtigsten Projekt des Militärs im Zweiten Weltkrieg. Für seine Arbeit wurde er von der US Navy mit dem Distinguished Public Service Award ausgezeichnet.

Eines Tages stand Spencer beim Bau von Magnetrons vor einem aktiven Radargerät, als er bemerkte, dass der Schokoriegel, den er in seiner Tasche hatte, geschmolzen war. Spencer war nicht der erste, der dieses Phänomen bemerkte, aber er war der erste, der es untersuchte., Er beschloss, mit Lebensmitteln zu experimentieren, einschließlich Popcornkernen, die das erste mikrogespeiste Popcorn der Welt wurden. In einem anderen Experiment wurde ein Ei in einen Teekessel gelegt und das Magnetron direkt darüber platziert. Das Ergebnis war das Ei, das einem seiner Mitarbeiter ins Gesicht explodierte, der in den Kessel schaute, um es zu beobachten. Spencer schuf dann den ersten echten Mikrowellenofen, indem er einen elektromagnetischen Feldgenerator mit hoher Dichte an einer geschlossenen Metallbox befestigte. Das Magnetron emittierte Mikrowellen in die Metallbox, die jede Flucht blockierten und kontrolliertes und sicheres Experimentieren ermöglichten., Anschließend legte er verschiedene Lebensmittel in die Schachtel, beobachtete die Auswirkungen und überwachte die Temperaturen.

Raytheon reichte am 8. Oktober 1945 ein US-Patent für einen Mikrowellenkochofen ein, der schließlich Radarange genannt wurde. Im Jahr 1947 war der erste kommerziell produzierte Mikrowellenofen etwa 6 Fuß hoch, wog etwa 750 lbs und kostete etwa $5,000 USD. Im Jahr 1967 wurde der erste relativ erschwingliche ($495) und einigermaßen große (Counter-Top) Mikrowellenofen zum Verkauf angeboten.

Spencer als Senior Vice President und Senior Member des Board of Directors von Raytheon., Er erhielt 300 Patente während seiner Karriere, und ein Gebäude am Raytheon Missile Defense Center in Woburn, Massachusetts, ist nach ihm benannt. Weitere Erfolge und Auszeichnungen, neben dem Distinguished Public Service Award, enthalten eine Mitgliedschaft am Institute of Radio Engineers, Fellowship in der American Academy of Arts and Sciences,und ein Ehrendoktor der Wissenschaft von der University of Massachusetts, trotz keine formale Ausbildung.

Für seine Erfindung erhielt Spencer keine Lizenzgebühren, aber er erhielt einmalig 2 US-Dollar.,00 Gratifikation von Raytheon, die gleiche Token-Zahlung, die das Unternehmen damals an alle Erfinder auf seiner Gehaltsliste für Unternehmenspatente geleistet hat.