Dans ses principaux ouvrages (Structures syntaxiques [1957] et Aspects de la théorie syntaxique [1965]), il a proposé un nouveau modèle de description du langage : la grammaire générative. Parti d'une critique de la grammaire structurale, il a commencé par proposer un modèle transformationnel apportant une plus grande puissance explicative que celle proposée par les structuralistes et par les distributionnalistes. Il a introduit également les concepts de grammaticalité et de créativité. Puis il a montré, dans le Langage et la pensée (1968), comment ses conceptions syntaxiques s'inscrivent dans une théorie générale du fonctionnement psychique. Revenant sur certains aspects de sa pensée, il a proposé ce qu'il appelle le « liage » (linkage) et le « gouvernement » (government), théorie qu'il a confirmée dans Nouvelle Syntaxe (1981).
