Chesebrough și-a început cariera ca chimist clarificând kerosenul din uleiul de spermatozoizi. Descoperirea petrolului în Titusville, Pennsylvania, a făcut ca slujba sa să devină caducă, așa că a călătorit la Titusville pentru a cerceta ce materiale noi ar putea fi create din noul combustibil. Acest lucru a dus la descoperirea vaselinei, pe care a denumit-o Vaselina.
În 1875, a fondat Chesebrough Manufacturing Company, care în 1955 a devenit Chesebrough-Ponds, un producător de top de produse de îngrijire personală. Chesebrough a brevetat procesul de fabricare a vaselinei (brevetul american 127.568) în 1872. Până în 1874, magazinele vindeau peste 1400 de borcane de vaselină pe zi.
Succesul lui Chesebrough a pornit de la o credință fermă în produsul său. Înainte de a începe să vândă vaselina, a testat-o pe propriile tăieturi și arsuri. Chesebrough tot nu a reușit să vândă nimic la farmacii până când a călătorit prin New York demonstrându-și produsul său miraculos. În fața unei audiențe, își ardea pielea cu acid sau cu o flacără deschisă, apoi își întindea jeleul transparent pe rănile sale, demonstrând în același timp rănile din trecut, vindecate, susținea el, de produsul său miraculos. În realitate, acesta nu vindeca tăieturi și arsuri, jeleul forma un strat, făcând ca murdăria să nu pătrundă (una dintre principalele cauze de deces și boală din vremea lui se datora faptului că rănile deschise se infectau) și reținând umezeala. Pentru a crea și mai multă cerere, a împărțit mostre gratuite, unul dintre primele cazuri în care s-a făcut acest lucru.
Chesebrough a deschis prima sa fabrică în 1870. Prima referință cunoscută la numele Vaseline este în brevetul său american: „Eu, Robert Chesebrough, am inventat un produs nou și util din petrol, pe care l-am numit „Vaselină…”.” . Cuvântul se crede că provine din germană Wasser (apă) + greaca veche: έλαιον (ulei).
Se presupune că Regina Victoria era un mare fan al produsului și îl folosea zilnic. În 1883, Chesebrough a fost făcut cavaler de către regina Victoria pentru realizările sale științifice. Până în prezent, acesta previne mai mult de 98% din pierderea transepidermică de apă ca emolient și rămâne un tratament de elecție în urma unei intervenții chirurgicale cutanate.