Selama 3 bulan menjalani pekerjaan barunya, Dr. Yoshiyuki Takeishi yang merupakan pimpinan perusahaan Toshiba menunjukkan sebuah Memori Ultraviolet Erasable Intel Elektrik Programmable kepada Masuoka, kemudian ia tertarik untuk mempelajari teknologi Intel tersebut, dan hanya butuh waktu 2 bulan ia berhasil menemukan sebuah struktur baru, yakni sebuah memori jenis MOS read-only memori yang dikenal dengan nama Samos dan menjadi hak paten pertama Masuoka di tahun 1972. Sekitar tahun 1972 dan 1984, Masuoka mulai membuat terobosan baru yakni dengan membuat pasangan sel memori dinamis dengan struktur poli-silikon ganda. Namun pada tahun 1977, ia dipindah ke divisi semikonduktor Toshiba dan berhasil mengembangkan sebuah memori 1 Mbit DRAM. Pada tahun 1980, Masuoka kemudian dialihkan ke divisi produk rekayasa memori Toshiba untuk mengembangkan memori flash.
Namun setelah itu, pada tahun 1984 ia malah digeser ke divisi desain memori rekayasa Toshiba yang mana ia mulai menyempurnakan dan mematenkan memori flash NOR. Untuk membuat dan memproduksi pra-fabrikasi komersial chip memori flash 4 Mbit, Masuoka membutuhkan biaya sekitar 10 juta yen.
