Svarbiausi darbai iš kietojo kūno fizikos, superlaidumo, fizikos filosofijos. 1956 m. atrado elektronų porų susidarymą metaluose esant žemai temperatūrai (vadinamasis Kuperio efektas). 1957 m. su D. Bardinu ir D. R. Šryferiu sukūrė superlaidumo mikroskopinę teoriją, dar žinomą kaip BCS teorija. Parašė darbų apie optimizavimo, tiesinio programavimo metodus ir jų taikymą.