Coulsons viktigaste insatser berör de krafter som verkar i molekyler. Han var en av de första att formulera nya lagar för kemisk bindning, baserade på den 1925 formulerade kvantteorin. Särskilt kan nämnas hans arbete över icke heltaliga bindningsordningar, från vilka bindningslängder i organiska molekyler kan uppskattas. Han studerade den kovalenta