Им впервые была поставлена и решена задача оптимизации дозо-временных параметров лучевой терапии злокачественных новообразований в терминах современной теории управления. Получены и внедрены в клиническую практику эффективные методы фракционирования доз облучения, при которых достигается максимальный терапевтический эффект с учетом возможностей неблагоприятного воздействия радиации на нормальные ткани. За решение проблем математического моделирования в области клинической радиобиологии и радиологической защиты награжден памятной медалью Н. В. Тимофеева-Ресовского.
После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. возглавил в стране работы по созданию и ведению Национального радиационно-эпидемиологического регистра. Является делегатом Российской Федерации в Научном комитете ООН по действию атомной радиации, экспертом МАГАТЭ и ВОЗ. Автор 450 научных работ, 14 монографий, 4 патентов. Имеет текущий индекс Хирша — 21, отражающий высокий уровень цитируемости научных работ в области клинической радиобиологии и радиологической защиты. Награжден орденом "За заслуги перед Отечеством" IV степени, орденом Мужества.