В 1947 провел исследования волновых и тепловых процессов в движущихся тонких слоях жидкости и создал количественную теорию взаимодействия морских волн с ветром. В 1955 дал гидродинамическую теорию смазки при качении и предложил гипотезу о природе шаровой молнии как о стационарном сверхвысокочастотном разряде в атмосфере. В 1950–55 разработал СВЧ генераторы нового типа – планотрон и ниготрон мощностью до 300 кВт (в непрерывном режиме) и обнаружил, что при высокочастотном разряде в плотных газах образуется стабильный плазменный шнур, предполагаемая температура электронов в котором 105–106 К. Эта работа (опубликована 1969) открыла новое направление исследований в области осуществления управляемого термоядерного синтеза.
С 1955 главный редактор «Журнала экспериментальной и теоретической физики». Член Советского национального комитета Пагуошского движения. Член Лондонского королевского общества (1929), Национальной АН США (1946), Датской королевской АН (1946), Шведской королевской АН (1966), Польской АН (1963) и многих др. зарубежных академий и научных обществ. Награжден 5 орденами Ленина, орденом Трудового Красного Знамени и медалями.