Fermi có những nghiên cứu quan trọng trong vật lý hạt, đặc biệt liên quan đến hạt pion và muon, và ông suy đoán rằng tia vũ trụ bị gia tốc trong từ trường của không gian liên sao. Có nhiều giải thưởng, khái niệm, và địa điểm mang tên Fermi, bao gồm Giải Enrico Fermi, Viện Enrico Fermi, Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi, Kính thiên văn không gian tia gamma Fermi, nhà máy điện hạt nhân Enrico Fermi, nguyên tố thứ 100 fermium. Ông cũng hướng dẫn nhiều sinh viên sau này trở lên nổi tiếng như Owen Chamberlain, Geoffrey Chew, Jerome Friedman, Marvin Goldberger, Tsung-Dao Lee, Chen Ning Yang, Arthur Rosenfeld và Sam Treiman...