子电动力学 (quantum electrodynamics)、电弱统一理论 (Electroweak theory)、量子色动力学 (quantum chromodynamics) 的研究。 1966年开始，丁肇中领导的实验小组进行了一连串关于量子电动力学和矢量介子 (vector meson) 的实验工作，不但加深了人类对矢量介子的认识，还证实了量子电动力学的正确性。1972-74年，小组在美国布鲁海文国家实验室进行实验，发现了第四种夸克 (quark)。1979年他与中科院高能所唐孝威等科学家合作