在物理方面，歐本海默的研究成果包括分子波函數的波恩–歐本海默近似法、電子和正子理論、核融合中的歐本海默-菲利浦斯過程以及首次預測量子穿隧效應。他和學生的共同研究還對現代中子星和黑洞理論、量子力學、量子場論及宇宙射線交互作用等範疇有重大貢獻