Whitesides er mest kjent for arbeider innenfor feltene organometallisk kjemi, spektroskopi, myk litografi og nanoteknologi som han også har skrevet flere vitenskapelige artikler om. Whitesides begynte som professor ved Massachusetts Institute of Technology i 1963 og ble der frem til 1982. Mens han var professor ved MIT, spilte han en sentral rolle i utviklingen av Corey-House-Posner-Whitesides reaksjonen, som nå bærer hans navn.