Han var meget aktiv innen sine fagfelt elektrondiffraksjon / elektroinmikroskopi og krystallografi. Gjønnes spilte en sentral rolle ved opprettelsen av elektronmikroskop-laboratoriet ved Fysisk institutt (UiO) som han ledet fra 1968 til 1988. Han skrev også en rekke vitenskapelige artikler og var gjesteprofessor ved Tohoku universitetet i Sendai, Japan og ved Arizona State University i USA. Han var bestyrer ved Fysisk institutt ved UiO og spilte en viktig rolle i utbyggingen av materialvitenskapen ved Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet og ved opprettelse av forskningsgruppen Strukturfysikk og Senter for materialforskning.