Met William Bradford Shockley en Walter Houser Brattain de uitvinder van de transistor waarvoor hij in 1953 de Nobelprijs voor de Natuurkunde kreeg.
Hij ontwikkelde de fundamentele theorie van de supergeleiding, tegenwoordig bekend als de BCS theorie met Leon Neil Cooper en John Robert Schrieffer waarvoor hij in 1962 nogmaals de Nobelprijs voor de Natuurkunde kreeg.
