Najbardziej znany jest ze swojej pionierskiej pracy w dziedzinie dynamiki molekularnej , która przyczyniła się do pogłębienia naukowej wiedzy na temat zachodzenia reakcji chemicznych na poziomie atomowym. Jego badania pozwoliły zajrzeć do samego „wnętrza” reakcji chemicznej i zrozumieć, co dzieje się podczas zderzenia atomów i cząsteczek. Dzięki temu powstała nowoczesna dziedzina badań zwana dynamiką reakcji chemicznych, mająca ogromne znaczenie dla chemii, fizyki, materiałoznawstwa i projektowania nowych substancji.
W 1986 roku wraz z Yuanem Lee i Johnem Polanyi otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za pionierską pracę w zastosowaniu chemiluminescencji podczerwonej do badań dynamiki reakcji chemicznych,
za wkład dotyczący dynamiki elementarnych procesów chemicznych.
