Il a proposé au milieu des années 1960, en même temps que plusieurs autres chercheurs dont les physiciens belges François Englert (Etterbeek 1932) et Robert Brout (New York 1928 - Bruxelles 2011), un mécanisme capable d'expliquer l'origine de la masse des particules, postulant notamm. l'existence d'un nouveau boson (dit boson de Higgs ou de Brout-Englert-Higgs). La découverte quasi certaine de ce boson faite dans le LHC du Cern en 2012 validerait le modèle standard de la physique des particules.
