Han fortsatte faderns arbeten inom den teoretiska fysiken och bidrog till att Köpenhamn förblivit ett världscentrum för kärnfysikforskning. Aage Bohr erhöll 1975 Nobelpriset i fysik, tillsammans med Ben Mottelson och James Rainwater, ”för upptäckten av sambandet mellan kollektiva rörelser och partikelrörelser i atomkärnor, samt den därpå baserade utvecklingen av teorin