Работает в Институте с момента его образования. С 1980 года руководит Лабораторией нейтринной астрофизики высоких энергий.

Известный специалист в области физики нейтрино и нейтринной астрофизики. В совместной работе с Г.Т.Зацепиным впервые показал возможность регистрации нейтриного излучения от гравитационных коллапсов звёзд. Предложил и разработал (совместно с Д.К.Надёжиным) механизм нейтринного нуклеосинтеза, вошедшего составной частью в современную теорию происхождения химических элементов.

Под его руководством и при его непосредственном участии разработана методика глубоководной регистрации элементарных частиц и создан первый в мире глубоководный черенковский детектор - Байкальский глубоководный нейтринный телескоп, на котором получены результаты мирового уровня в задачах по поиску экзотических частиц и редких процессов, исследованию природных потоков нейтрино высоких и сверхвысоких энергий.

Руководит международной коллаборацией БАЙКАЛ, активно способствует привлечению молодёжи в науку.