Schwerpunkt seiner Tätigkeit ist die Erforschung molekularer Zellstrukturen. Seit 1988 ist er Direktor und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Biochemie. Unter seiner Leitung wurde u. a. die Kryoelektronentomographie entwickelt.
1983 wurde er zum Leiter der Arbeitsgruppe „Molekulare Strukturbiologie“ am MPI für Biochemie in Martinsried bei München ernannt. Zusätzlich war er in den Jahren 1984 bis 1987 außerplanmäßiger Professor (apl.) an der Universität Düsseldorf und ist seit 1987 apl. Professor an der Technischen Universität München, Fakultät für Chemie. 1988 wurde er zum Direktor und Wissenschaftlichen Mitglied am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried berufen. Seit dem Jahr 2000 nimmt er daneben eine Honorarprofessur an der Technischen Universität München, Fakultät für Physik, wahr.