És conegut per popularitzar els potencials de la nanotecnologia molecular durant les dècades de 1970 i 1980. En el seu primer llibre, Engines of Creation (1986), introduí el terme nanotecnologia per a denominar la nova tecnologia que permet que màquines de mida nanomètrica puguin manipular els àtoms. La seva tesi doctoral, realitzada a l’Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), posteriorment fou publicada sota el títol Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation (1992), i rebé el premi de l’Associació d’Editors Americans com a millor llibre de ciència del 1992.