Li fou atorgat el premi Nobel de química del 1971 pels seus treballs sobre la determinació de l’estructura electrònica i la disposició espacial de les molècules, especialment radicals lliures. Ha estudiat també l’espectroscòpia atòmica i molecular, i ha reeixit a aplicar els estudis espectroscòpics a la identificació de certes molècules en atmosferes planetàries, cometes i a l’espai interestel·lar. És autor de Constants of Diatomic Molecules (1979).