A kozmikus elektrodinamika kutatási területének kidolgozója. A csillag-légkörök, és a csillagokból kilépő plazmafelhők mágneses és elektromos jelenségeinek elméleti kidolgozásával az ún. magnetohidrodinamika megalapítója. 1937-ben kezdte tanulmányozni az elektromosan vezető "folyadékok" és a mágneses terek kölcsönhatását, és megalkotta a plazmafizika tudományterületét (a definíció is tőle származik), amelynek jelentőségét kozmikus méretekben először ismerte fel. Az általa kidolgozott magnetohidrodinamika (MHD) alapján rámutatott, hogy a Napból (és általában a csillagokból) folyamatos plazma áramlás indul ki, amelynek igen jelentős a kölcsönhatása a környező égitestek (pl. a Föld) mágneses terével. Kidolgozta a földkörüli plazma-övezetek és a sarkifény, az üstökös-csóvák szerkezetének, valamint a Tejútrendszer mágnesesterének elméletét. Jelentősen tovább fejlesztette a bolygók kialakulásának feltevését. A Svéd Királyi Akadémia és számos külföldi akadémiának is tagja volt, az amerikai Bruce- és Franklin-, az orosz Lomonoszov-érem tulajdonosa, 1970-ben a fizikai Nobel-díjjal jutalmazták megosztva Louis Néel-lel. Nevét a plazma jelenségek "Alfvén-hullám" elnevezése, valamint az 1778.sz. kisbolygó is megörökíti. (Bartha Lajos)