Автор более 500 научных работ, в том числе 4 монографий, более 50 изобретений. Жорес Иванович является основоположником научной школы «Физика полупроводниковых гетероструктур и их применение». Открыл явление сверхинжекции в гетероструктурах и показал, что в полупроводниковых гетероструктурах можно принципиально по-новому управлять электронными и световыми потоками. Создал "идеальные" полупроводниковые гетероструктуры.