Stał na czele rewolucji laserowej, przenosząc teorię mechaniki kwantowej w praktyczne zastosowania – od medycyny po komunikację. Jego dorobek obejmuje koncepcje rezonatorów, materiały laserowe (rubin), rozwój fal maserowych i gazowych laserów.
W 1964 roku, wraz z Nikołajem Basowem został laureatem Nagrody Nobla z fizyki za pracę w zakresie elektroniki kwantowej i skonstruowanie pierwszego masera amoniakalnego.
Zmarł w styczniu 2002 w Moskwie.