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살아 있는 세포에서 산화반응을 촉진하는 효소에 관한 연구로 효소작용을 이해하는 데 기여했다.

그는 연구를 통해 생물체가 에너지를 생산하기 위해 영양물질을 이용하는 과정을 발견해 1955년 노벨 생리학·의학상을 받았다.

웁살라대학교의 생화학 조교수(1932~33, 1935~36)로 재직했고, 1932년 적근(赤筋)에서 발견되는 산소 운반단백질인 미오글로빈 결정을 최초로 분리했다. 1933~35년 베를린에 있는 카이저 빌헬름 연구소에서 그는 오토 바르부르크와 공동으로 효모로부터 당(糖)의 전환에 관여하는 고황효소(old yellow enzyme)를 순수하게 분리했다. 그리고 이 효소가 비단백질성 조효소인 황색의 리보플라빈(비타민 B₂) 인산염과 단백질인 주효소의 두 부분으로 이루어져 있음을 발견했다.

1934년 리보플라빈 분자의 특정 부위에 수소원자가 결합함으로써 포도당의 산화를 촉진시킨다는 그의 발견으로 효소의 작용이 특정 원자의 화학적 활성에 기인한다는 것이 알려졌다. 1937년 스톡홀름의 노벨 의학연구소에 있으면서 철을 포함하는 비단백질 포르피린과 주효소 사이의 화학적 연결을 밝힘과 동시에 산화효소인 시토크롬 c를 연구하기 시작했다. 수소전달효소인 알코올 탈수소효소에 관한 그의 발견은 고감도 혈액검사법의 발전을 가져왔다.

노벨상 외에도 많은 상과 훈장을 받았다. 또한 스웨덴 왕립과학 아카데미와 국제 생화학연합회의 회장을 역임했다.