Desenvolupà el mètode de refredament magnètic anomenat de desmagnetització adiabàtica, per tal d’obtenir temperatures pròximes al zero absolut i poder determinar, així, calors específiques a baixes temperatures. Descobrí, per mètodes espectroscòpics, els isòtops 17 i 18 de l’oxigen. El 1949 rebé el premi Nobel de química.