大学宇宙线研究所长。1998年，户冢－梶田实验团队首次观察到中微子振盪并测定中微子的质量，从而修正物理学标准模型（以往的标准模型假设中微子质量为0），自此晋身「必将获得诺贝尔奖」的知名物理学家。小柴昌俊曾经说「在继承我衣钵的弟子当中，有2人足以获得诺贝尔奖」。一般认为他指的是户冢洋二与梶田隆章。2002年，瑞典皇家科学院宣佈小柴昌俊教授获得诺贝尔物理学奖之后，佐藤胜彦与户冢召开了电话会议，决定一起出席小柴教授的记者会。但佐藤最后犹豫不决，没有露面。
错过诺贝尔奖.2008年