多様な抗体を生成する遺伝的原理の解明。『万延元年のフットボール』、『燃え上がる緑の木』三部作等の作品。導電性高分子の発見と発展。キラル触媒による不斉合成反応の研究。天体物理学、特に宇宙ニュートリノの検出に対するパイオニア的貢献。生体高分子の同定および構造解析のための手法の開発。自発的対称性の破れの発見。対称性の破れによるクオーク世代の予言(小林・益川理論)。対称性の破れによるクオーク世代の予言(小林・益川理論)。緑色蛍光タンパク質(GFP)の発見とその開発。