Norrish är en av banbrytarna inom den kemiska reaktionskinetiken och fotokemin. Han var en av de första som insåg värdet av absorptionsspektroskopi för att identifiera produkterna vid termiska och fotokemiska processer. Efter andra världskriget utvecklade Norrish tillsammans med sin elev George Porter blixtfotolysen, med vars hjälp mycket snabba kemiska reaktioner