I 2021 ble han tildelt Nobelprisen i fysikk sammen med Syukuro Manabe og Giorgio Parisi. Hasselmann fikk prisen for sine «nyskapende bidrag til vår forståelse av komplekse systemer», og for «fysisk modellering av jordens klima, tallfesting av variabilitet og å pålitelig forutsi global oppvarming».