Wütrich videreutviklet en gammel metode for kjemiske molekylanalyser, nemlig kjernemagnetisk resonansspektroskopi, NMR. Med NMR får man informasjon om molekylenes tredimensjonale struktur og bevegelse. Gjennom sitt arbeid på begynnelsen av 1980-tallet har Wütrich gjort det mulig å bruke NMR på proteiner. Han utviklet delvis en generell metode for å systematisk mestemme visse fikspunkter i proteinmolekylet, dels et prinsipp for å bestemme avstanden mellom disse. Med hjelp av avstanden kunne han regne ut proteinets tredimensjonale struktur. Fordelen med NMR er at man kan studere proteinene i løsning, det vil si i en omgivelse som ligner miljøet i cellen.