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지진파를 분석하여 지구 내부의 물리적 성질에 관한 정보를 연구한 것으로 잘 알려져 있다. 1930년부터 은퇴할 때까지(1957) 패서디나의 캘리포니아공과대학에서 지구물리학 교수 겸 지진학연구소장으로 재직했다. 지진의 강도를 측정하는 방법을 개발하기 위해 리히터와 같이 일했으며, 그들은 지구표층에 나타난 지진 방출 에너지를 측정함으로써 이 에너지의 3/4이 환태평양대에서 발생한다는 것을 알아냈다.

구텐베르크는 〈북아메리카의 지진 Earthquakes in North America〉(1951)을 포함하여 여러 책을 저술했다. 〈지구의 내부구조 Internal Constitution of the Earth〉(1939)를 편집했고 리히터와 함께 〈지구의 지진활동도 The Seismicity of the Earth〉(1941)를 편집했다.