Gerhard Ertl wurde 2007 für seine Forschungsarbeiten geehrt, in denen er die chemischen Prozesse erklärt, die sich auf festen Oberflächen abspielen. Mit seinen Arbeiten hat er die Basis für das Verständnis von industriellen Katalysatoren und katalytischen Prozessen gelegt. Das ermöglicht uns heute, so unterschiedliche Vorgänge wie die Arbeitsweise von Brennstoffzellen oder von Katalysatoren in PKW zu verstehen. Oberflächenchemische Katalysatoren sind in vielen industriellen Verfahren ausschlaggebend, unter anderem bei der Herstellung von Kunstdünger.

Theodor W. Hänsch sowie die US-Amerikaner Roy J. Glauber und John L. Hall wurden 2005 für ihre Forschungsarbeiten in der Spektroskopie geehrt. Hänsch und Hall erhielten die begehrte Auszeichnung "für ihre Beiträge zur Entwicklung der auf Laser gegründeten Präzisionsspektroskopie, einschließlich der optischen Frequenzkammtechnik". Sie entwickelten einen optischen "Frequenzkamm-Synthesizer", der es erstmals ermöglichte, die Zahl der Lichtschwingungen pro Sekunde genau zu zählen. Solche optischen Frequenzmessungen können millionenfach genauer sein als herkömmliche spektroskopische Bestimmungen der Wellenlänge von Licht.

Christiane Nüsslein-Volhard wurde zusammen mit Edward B. Lewis und Eric F. Wieschaus ausgezeichnet für ihre Forschung zur genetischen Kontrolle der frühen Embryonalentwicklung. Eric Wieschaus und die Biologin identifizierten und systematisierten Gene, welche im Ei der Taufliege ('Drosophila melanogaster') die Anlage des Körperplans und der Segmente steuern. Sie entwickelte die Gradiententheorie, die darstellt, wie durch Stoffgradienten in der Eizelle und dem Embryo die Genexpression gesteuert wird und zeigte Parallelen in der Embryonalentwicklung zwischen Insekten und Wirbeltieren auf.

Paul Crutzen, Mario Molina und Sherwood Rowland haben es durch ihre Arbeiten zur Atmosphärenchemie ermöglicht, dass man heute die chemischen Prozesse erklären kann, die zur Bildung und zum Abbau von Ozon beitragen. Sie haben unter anderem nachgewiesen, wie empfindlich die Ozonschicht auf die Emission von Luftverunreinigungen reagiert, die durch den Menschen verursacht werden.

Erwin Neher und Bert Sakmann erhielten die Auszeichnung für ihre gemeinsame Entdeckung der „Funktion einzelner Ionenkanäle in Zellen“. Sie wiesen als Erste nach, dass in der Zellhülle winzige Ionenkanäle existieren, die viele Körperfunktionen steuern. Sakmann und Neher entwickelten die „Patch-Clamp-Technik“, eine neue Methode, mit der sie die elektrischen Signale und Schaltvorgänge erregbarer Zellen aufschlüsselten und die Signalübertragung innerhalb der Zelle und zwischen den Zellen erforschten.

1988 erhielten Robert Huber, Hartmut Michel und Johann Deisenhofer den Nobelpreis für Chemie für ihre gemeinsam durchgeführten Untersuchungen zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur eines photosynthetischen Reaktionszentrums. Damit konnten sie grundlegende Erkenntnisse über die Photosynthese gewinnen – ein Prozess, der die Vorraussetzung für Leben auf der Erde bildet. Die Forscher haben es erstmals geschafft, den Aufbau eines membranegebundenen Proteins in allen Details zu entschlüsseln, indem sie die Struktur des Moleküls Atom für Atom aufgeklärt haben. Das Protein stammt von einem Bakterium, das wie Pflanzen und Algen Lichtenergie nutzt, um organische Substanzen herzustellen.

Eine Hälfte des Nobelpreises in Physik wurde Ernst Ruska für seine "fundamentalen elektronenoptischen Arbeiten und die Konstruktion des ersten Elektronenmikroskops" verliehen (die andere Hälfte ging an Gerd Binnig und Heinrich Rohrer vom IBM-Forschungslabor, Zürich, für ihre Konstruktion des "Raster-Tunnel-Mikroskops"). Es ist eine der wichtigsten Erfindungen dieses Jahrhunderts. Die Entwicklung begann mit den Arbeiten, die Ruska schon Ende der 20er-Jahre als junger Student an der Technischen Hochschule in Berlin ausführte: Er fand, dass eine Magnetspule als Linse das Bild eines Gegenstandes erhalten ließ, der mit Elektronen bestrahlt wurde. Indem er zwei derartige Linsen zusammensetzte, brachte er ein primitives Mikroskop zustande. Sehr rasch verbesserte er verschiedene Einzelheiten, so dass er 1933 das erste Elektronenmikroskop mit Leistungen bauen konnte, die den herkömmlichen Lichtmikroskopen deutlich überlegen waren. Er trug dann wirksam zur Entwicklung von kommerziellen, im Serienbau hergestellten Elektronenmikroskopen bei, die in vielen verschiedenen Wissenschaftsbereichen rasch zur Anwendung kamen.

Klaus von Klitzing wurde für die Entdeckung des "quantisierten Hall-Effektes" ausgezeichnet. Er erkannte, dass die Einheit des elektrischen Widerstands (Ohm) durch das Plancksche Wirkungsquantum h und die Ladung des Elekrons e genau bestimmt ist und damit eine universelle Naturkonstante ist. Mit dieser Von-Klitzing-Konstante hat man eine weltweit einheitliche und hochpräzise Bezugsgröße zur Messung von Widerständen.

Georges Köhler und César Milstein entwickelten eine Technik mit der sie monoklonale Antikörper herstellen können. Die Hybridoma-Technik findet bis heute viele, bedeutende Anwendungen in Medizin und Wissenschaft: Monoklonale Antikörper werden zum Beispiel für Schutzimpfungen und für Standarttests, wie Blutgruppenbestimmungen eingesetzt. Köhler und Milstein teilen sich die Auszeichnung gemeinsam mit Niels K. Jerne, der für seine Theorien über den spezifischen Aufbau und die Steuerung des Immunsystems geehrt wurde.

Konrad Lorenz wurde gemeinsam mit Karl von Frisch und Nikolaas Tinbergen für Entdeckungen zur Organisation und Auslösung von individuellen und sozialen Verhaltensmustern ausgezeichnet. Lorenz bündelte die Tierbeobachtungen in einer griffigen, physiologischen Theorie der Instinktbewegungen und bahnte so den Weg für das Vergleichen von Verhaltensweisen auch zwischen unterschiedlichen Arten. Deutlicher als andere Forscher vor ihm lenkte Lorenz in seinen wissenschaftlichen Arbeiten den Blick auf zwei genetische Besonderheiten: auf angeborene Auslöser für Verhaltensweisen („Schlüsselreize“ und „angeborene Auslösemechanismen“, AAM) sowie auf eine bei diversen Tierarten nachweisbare Entwicklungsphase, in der eine gleichsam unwiderrufliche Prägung möglich ist.

Manfred Eigen wurde gemeinsam mit Ronald George Wreyford Norrish und George Porter für Untersuchungen von extrem schnellen chemischen Reaktionen ausgezeichnet, die durch Zerstörung des Gleichgewichts durch sehr kurze Energieimpulse ausgelöst werden. Eigen hat die Relaxationsmethoden zur Untersuchung schneller Reaktionen im Nanosekundenbereich entwickelt. Diesen Verfahren ist gemeinsam, dass ein im chemischen Gleichgewicht befindliches System durch einzelne (Druck, Temperatur, elektromagnetisches Feld) oder periodische (Schallwellen) schnelle Einwirkungen von außen gestört wird. Es treten dann kleine Konzentrationsänderungen ein, die (infolge ihrer Kleinheit vergleichsweise langsam) bis zum ursprünglichen Gleichgewichtszustand zurückgebildet werden. Diese Relaxationsmessungen hat Eigen zu unübertroffener Meisterschaft entwickelt und damit wichtige Fragen der Biochemie wie der Steuerung von Enzymaktivitäten geklärt – die wiederum viele Stoffwechselvorgänge in der Zelle regelt.

Für die Entdeckungen über den Mechanismus und der Regulation des Stoffwechsels von Cholesterin und Fettsäuren wurde Feodor Lynen gemeinsam mit Konrad Bloch ausgezeichnet. Mit der Isolierung aktivierter Essigsäure (Acetyl-Coenzym A) aus Hefezellen stellte Lynen die Grundlage zur klinischen Erforschung von Fettstoffwechselstörungen etwa bei Diabetes mellitus oder der Entstehung der Arteriosklerose bereit.

Karl Ziegler wurde gemeinsam mit Giulio Natta für Entdeckungen auf dem Gebiet der Chemie und der Technologie von Hochpolymeren ausgezeichnet. Die Entdeckung der metallorganischen Mischkatalysatoren aus Aluminium- und Titanverbindungen, die Ziegler-Natta-Katalysatoren, veränderten sowohl die Chemie als auch die chemische Industrie und deren Technologie. Mit ihrer Hilfe konnte Ethylen erstmals bei Normaldruck zu Polyethylen polymerisiert werden. Zuvor war dies nur unter extremen Bedingungen (1000 at Druck und Temperaturen von 200 Grad Celsius) möglich. Polyethylen zählt heute mit einer Weltproduktion von mehreren Milliarden Tonnen im Jahr zu den Massen-Kunststoffen, der aufgrund seiner gefragten Gebrauchseigenschaften äußerst vielseitig einsetzbar ist.

Für seine Koinzidenzmethode und seine mit deren Hilfe gemachten Entdeckungen wurde Walter Bothe gemeinsam mit Max Born ausgezeichnet. Die Koinzidenzmessungen erbrachten den Beweis durchdringender extraterrestrischer Strahlung, der kosmischen Strahlung. In der Untersuchung der kosmischen Strahlung verwendete Bothe eine Anordnung von Geiger-Müller-Zählrohren, die so aufgestellt waren, dass sie nur eine Entladung anzeigten, wenn sie geradlinig von einem Teilchen durchlaufen wurden. Damit war es nun auch möglich, die Richtung festzustellen, aus der die geladenen Teilchen kamen. Tatsächlich fielen die Teilchen bevorzugt senkrecht zur Erdoberfläche ein, hingegen sank die Einfallsintensität allmählich auf Null, wenn man die Apparatur gegen den Horizont neigte. Dies scheint auch logisch, da die nicht senkrecht einfallenden Teilchen ja eine viel dickere Luftschicht durchdringen müssen. Mit der Dicke der Luftschicht fällt die Häufigkeit der Teilchen rasch ab – da nur noch besonders energiereiche Teilchen „durchkommen“.