Zajmował się fizyką jądrową, badał zjawiska dotyczące absorpcji cząstek, teorii reakcji jądrowych. Był współtwórcą modelu jądra atomowego.
W roku 1975 , wspólnie z Benjaminem Mottelsonem i Leo Reinwaterem, otrzymał Nagrodę Nobla za „odkrycie związku między ruchem kolektywnym i ruchem jednocząstkowym i rozwinięcie teorii budowy jąder atomowych oparte na tym związku”.
Rodzina Bohrów należy do najbardziej znanych rodzin naukowych w historii. Zarówno ojciec, Niels Bohr, jak i syn, Aage Bohr, zostali laureatami Nagrody Nobla w fizyce. Takie przypadki są bardzo rzadkie.
