朱棣文高中毕业时，父亲本不赞成他选择物理学，认为善於绘画的他应该去学建筑，因为物理学界高手太多，不易出成就，而且做实验是枯燥无味的，然而朱棣文却对物理学情有独钟，学问做得津津有味。从1983年起朱棣文开始从事原子冷却技术的研究，1985年发表第一篇学术论文。他荣获诺贝尔奖的科研项目的主要工作是1987年到1992年期间在斯坦福大学完成的。
朱棣文从事的是目前世界上最尖端的激光致冷捕捉技术研究，有着非常广泛的实际用途，这项研究为帮助人类了解放射线与物质之间的相互作用，特别是深入理解气体在低温下的量子物理特性开辟了道路。在原子与分子物理学中，研究气体的原子与分子相当困难，因为它们即使在室温下，也会以上百公里的速度朝四面八方移动，唯一可行的方法是冷却，然而，一般冷却方法会让气体凝结为液体进而结冻。朱棣文等3位学者则利用激光达到冷却气体的效果，即用激光束(molassos)达到万分之一绝对温度，等于非常接近绝对零度(摄氏零下273度)。原子一旦陷入其中，速度将变得非常缓慢，而变得容易俘获。该技术可以用来做精确测量，特别是做“重力测量”；人们还可以利用此技术做成重力分析图，由此解开地球上的许多谜团：例如观察油田的内层、勘探海底或地层内的矿物质，在生物科技上可以解读去氧核糖核酸(DNA)的密码；科学家还可以借此研究“原子激光”，制造精密的电子元件；也可以测量万有引力，进一步发展太空宇航系统，进行准确的地面卫星定位。科学家们普遍认为，这的确是一个了不起的研究成果。
朱棣文曾多次访问中国。1998年6月，他当选为中国科学院外籍院士。朱棣文坦言，他一生有一个很大的遗憾，因为有一样东西他始终没有学好，这就是中文。朱棣文七八岁的时候，父母曾想过送他去学中文，但那时的他不想和周围的人不一样，也不想每个星期天早上到中文学校去，所以就很反抗。“现在回想起来，我希望那时父母能和我说中文，也希望当时我能继续上中文学校，或者进行类似的中文学习。”
朱棣文是在中西文化共同浸染下成长起来的，他继承了中西文化的精髓，他的内心深处既有西方人的率真、幽默，也有东方人的谦虚、含蓄。他不是那种木讷型的科学家，而是一个性格活泼开朗、充满风趣的人。
在1993年5月就当选为美国科学院院士的朱棣文平时很少提及自己的研究成就，甚至在父母面前也从不提起。他的母亲说：“以前他每次得奖从不告诉我们，都是我的朋友看到报道后，剪下来寄给我的。”
