نیلز هنریک بوهر در سال 1911 با نوشتن تزی درباره نظریه الکترونی فلزات- که تأکید آن بر نارسایی های فیزیک کلاسیک در توضیح رفتار ماده در سطح اتمی بود، درجه دکترای خود را دریافت نمود. نوشتن آن تز شروع تمرکز اندیشه او بر روی موضوع تحقیق بقیه دوره زندگی خود بود. نیلز هنریک بوهر در انگلستان پس از همکاری مختصری با ج.ج. تامسون در کمبریج رهسپار آزمایشگاه رادرفورد در منچستر شد. داشتن رابطه با رادرفورد سرمشق حیات علمی بعدی او میباشد. آن دو از همان نخستین ملاقات با یکدیگر دوست شدند و تا پایان عمر دوستانی نزدیک باقی ماندند. در واقع رادرفورد بود که نیلز هنریک بوهر را به بالاترین تراز پژوهش در زمینه فیزیک آورد. بوهر که در درک اهمیت نظری شگرف و ارزش انکشافی الگوی هسته ای اتم که در سال 1910 توسط رادرفورد عرضه شده بود- ذهنی تند و تیز داشت از آن استفاده کرد تا نکات ریز را روشن سازد:

1- خواص شیمیایی یک اتم از جمله جای آن در جدول تناوبی بستگی به آرایش الکترونهای آن دارد.
2- خواص رادیواکتیو (پرتو زا) با هسته مرتبط است.
3- ایزوتوپها متناظرند با اتمهایی که دارای الکترونهای یکسان اما هسته های جرمی متفاوتند.
4- فروپاشی پرتو زا بار هسته و در نتیجه تعداد الکترونها و هویت شیمیایی اتم را تغییر می دهد.

نیلز هنریک بوهر سپس به نحوه تعیین ماهیت دقیق رابطه میان عدد اتمی یک عنصر که فشرده و خلاصه ای از رفتار شیمیایی آن به شمار میرود و تعداد الکترونهای موجود در اتم پیبرد. نیلز هنریک بوهر در سال 1912 به دانمارک بازگشت و به سمت دانشیاری فیزیک دانشگاه کپنهاک منصوب گردید. او پس از شکل گیری حرفه آینده اش در کپنهاک با مارگارت نورلند ازدواج کرد. ازدواج آن دو پیوندی محکم و پر از خوشبختی از آب در آمد و برای نیلز منبع مادام العمر وفاق و قوت شد. زن و شوهر 6 فرزند پسر پیدا کردند که 4 تن از آنها به سن بلوغ و بالاتر از آن رسیدند. نیلز در پی استقرار در کپنهاک به اندیشه درباره جنبه های نظری مدل اتم هسته دار رادرفورد ادامه داد. این مدل مانند منظومه شمسی بسیار کوچک با هسته ای در میان به مثابه خورشید و الکترونهایی در حال گردش به گرد آن به مثابه سیارات بود. فیزیکدانان آن را در در کل پذیرفته بودند اما در آن اشکال بزرگی هم که امروزه آن را یک ناهنجاری می خوانند می دیدند.

نیلز هنریک بوهر برای پیدا کردن توضیح مسأله شیوه تازه ای به کار برد و گفت: تئوری بی تئوری. الکترون تا زمانی که به چرخش ادامه میدهد هیچ تابشی از خود به بیرون نمی فرستد. او این را در حالی میگفت که نظریه و شواهد آزمایشگاهی، هر دو، نشان میدادند که وقتی هیدروژن حرارت ببیند از خود نور تابش خواهد کرد و عقیده این بود که آن نور از الکترون اتم هم تابش میشود. نیلز هنریک بوهر در سال 1913 با آن روش به تجسم ساختاری برای اتم دست پبدا کرد. بوهر در توضیح چگونگی رفتار الکترون از وجود رابطه جدیدی بین ماده و ور سخن به میان آورد و گفت که الکترون در رفتن از مداری به مدار دیگر انرژی، بصورت بسته یا پیمانه هایی از انرژی تشعشعی جذب یا تابش میکند (چیزی که امروزه فوتون یا کوآنتوم نور نامیده میشود). هرچه طول موج تابیده کمتر باشد انرژی فوتون آن بیشتر است.

نیلز هنریک بوهر در سال 1913 سه مقاله درباره ساختار اتم منتشر نمود که یکی از آنها مقاله “درباره ساختمان اتم و مولکول” بود. او سالهای 1914 تا 1916 را در منچستر سپری کرد و یکبار دیگر در آنجا تحت حمایت رادرفورد به کار پراخت. پس از آن در سال 1916 تصدی کرسی استادی فیزیک دانشگاه کپنهاک به او پیشنهاد شد. وی به قصد قبول آن به دانمارک بازگشت و تا پایان عمر مدیر آن مؤسسه باقی ماند.

فرهنگستان علوم سوئد در نوامبر سال 1922 جایزه فیزیک نیلز هنریک بوهر را به نیلز بوهر اعطاء نمود. او ششمین دانمارکی و نخستین فیزیکدان دانمارکی بود که به دریافت آن نشان افتخار نائل می آمد. نیلز هنریک بوهر در دهه 1930 ضمن ادامه کار روی نظریه کوانتومی، سهمی نیز در پیشبرد زمینه جدید فیزیک هسته ای ادا کرد. برداشت او از هسته اتم که وی آن را به قطره ای مایع تشبیه کرد، گام مهمی در راه درک پدیده های هسته ای بسیار شد. مدل او به ویژه در درک نحوه شکافت هسته اتم که در سال 1939 مشاهده شد نقشی کلیدی داشت.

پس از جنگ جهانی دوم، نیلز هنریک بوهر که بیشتر و به عبث کوشیده بود تا رهبران کشورهای متفق را به پذیرش نظرات خود در مورد پیشگامی بین المللی به منظور محدود ساختن خطرات جنگ هسته ای برانگیزد. در ماه ژوئن 1950 نامه سرگشاده ای خطاب به سازمان ملل متحد انتشار کرد و درخواست خویش مبنی بر ایجاد یک “دنیای آزاد” را به عنوان پیش شرط صلح تکرار کرد. از جمله فعالیتهای علمی بعدی او نقش رهبرانه ای بود که در سال 1955 در سازمان دادن به مؤسسه ای دانمارکی برای استفاده سازنده از کار مایه هسته ای ایفا کرد. نیلز هنریک بوهر در سالهای پایانی عمر خود در عرصه دانش فیزیک بیشتر یک تماشاگر بود تا یک ایفا کننده نقش و با این حال هنوز در ایجاد یک جو اخلاقی قوی در جامعه اعمال نفوذ مهمی میکرد.

نیلز هنریک بوهر در دوره اشتغال به حرفه خود به دو نسل فیزیکدان اثر گذاشت، به روش برخورد آنها با مسائل علمی شکل داد و برای نشان دادن راه درست زیستن به انسان دانش پژوه الگویی از شخص خود ارائه داد. بوهر در 18 نوامبر سال 1962 در سن 77 سالگی در کپنهاک درگذشت. وی شخصیت علمی بسیار محبوبی بود که پس از مرگش جهان متمدن یکسر در سوگ فرو رفت. نیلز هنریک بوهر در سرتاسر زندگی حرفه ای ممتاز خود شخصیتی روحاً انسان دوست و عمیقاً بین المللی بود.