Su nombre se hizo célebre por su contribución al descubrimiento de la amenaza a la capa de ozono debido a los productos químicos conocidos como clorofluorocarbonos (CFCs).
Junto con su colega estadounidense Frank Sherwood Rowland, investigó y publicó un estudio en 1974 que advirtió sobre el agotamiento del ozono estratosférico debido a los CFCs liberados en la atmósfera.
Por su contribución a la protección de la capa de ozono, recibió numerosos premios y reconocimientos, incluyendo el Premio Nobel de Química que le fue otorgado un día como hoy, en 1995.