Hans forskning rör komplex mellan DNA och biologiskt aktiva molekyler samt optiska egenskaper hos biologiska kromoforer. Nordén har utvecklat molekylspektroskopiska metoder, särskilt linjärdikroismspektroskopi, med vars hjälp han har gjort viktiga insatser för förståelsen av de fysikaliska egenskaperna hos DNA. Nordén var ledamot av regeringens forskningsberedning 1992–94 och ordförande i Vetenskapsakademiens