奠基了扎实的数学基础。二战后，日本国内的生活还是比较艰苦，木村也是如此，但他还是坚持留在日本，继续他的群体遗传学的研究。1967年，木村接收了刚从北卡罗莱州立大学生物统计系毕业的太田朋子。太田朋子为木村做了许多很好的计算工作，最经典的就是演化过程中氨基酸的替换速率的估算。通过对生物数据的详细分析，木村在1968年提出了分子水平的中性演化假说：在分子水平上大部分突变并没有被自然选择淘汰，自然选择对它们呈中性，群体中的中性等位基因的固定（fixation）是通过突变的随机漂变的平衡来实现的，他们的存活下来的