Hubel über die Informationsverarbeitung beim Sehen wurden Hubel und er 1981 mit einer Hälfte des Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet. Die andere Hälfte ging an Roger Sperry. 1991 wurde Wiesel mit dem Neuronal Plasticity Prize ausgezeichnet und er erhielt viele weitere Preise wie den Ralph-W.-Gerard-Preis (1993), den Karl Spencer Lashley Preis, den Dickson Preis, den Rosenstiel Award, den Friedenwald Award (1975) und den Jules Stein Award (1971). 2005 erhielt er mit der National Medal of Science die höchste wissenschaftliche Auszeichnung der USA..