Intorno al 1973 Parisi interagisce con numerosi personaggi della fisica teorica delle particelle elementari, particolarmente Kurt Symanzik, Gerardus ‘t Hooft e Murray Gell-Mann. Dopo essere stato per qualche tempo al CERN, a Ginevra, nel 1973-1974 passa un anno alla Columbia University, dove conosce Tsung Dao Lee. Nel 1981, a 33 anni, diventa professore di Fisica Teorica a Roma, prima nell’Università di Tor Vergata, poi dal 1992 alla Sapienza come docente di Teorie quantistiche, oltre ad essere ricercatore associato all’INFN (istituto nazionale di fisica nucleare).
Nel corso degli anni ‘80, nell’utilizzare per le sue ricerche i maggiori computer disponibili in Europa, tra cui il CRAY di Parigi, Parisi matura un forte interesse per gli strumenti avanzati di calcolo. Nicola Cabibbo, Parisi ed altri progettano insieme la costruzione di strumenti di calcolo parallelo per le teorie di gauge. In circa due anni viene realizzato APE, abbreviazione di Array Processor Expansible, cui fanno seguito altre macchine più veloci: APE 100 e APE 1000.
Parisi è uno degli esponenti più brillanti della fisica teorica italiana contemporanea: muovendosi tra la teoria dei campi e la meccanica statistica, si è occupato anche di reti neuronali, spingendosi nel campo dei modelli biologici. Il campo di ricerca per cui, forse, è più noto è quello dei cosiddetti “vetri di spin”, il cui studio Parisi ha condotto sia con simulazioni su grande scala, sia con mezzi teorici astratti. Le sue scoperte in questo campo, oltre ad avere grandissima risonanza, hanno dato vita a un vasto filone di ricerche in settori confinanti.
Dal 1988 è membro dell’Accademia Nazionale dei Lincei (di cui è stato presidente ed è ora vicepresidente e presidente della Classe di scienze Fisiche, Matematiche e Naturali), dell’Accademia dei Quaranta e dell’European Academy. Dal 1992 è membro della National Academy of Sciences americana, dal 1993 dell’Académie des Sciences francese, dal 2013 della American Philosophical Society.
Nel 1992 gli è stata conferita la Medaglia Boltzmann (assegnata ogni tre anni dalla International Union of Pure and Applied Physics) per i suoi contributi alla teoria dei sistemi disordinati, la Medaglia Dirac per la fisica teorica nel 1999, e la Medaglia Max Planck nel 2011, dalla Deutsche Physikalische Gesellschaft. Ha ricevuto, tra numerosi altri riconoscimenti, i premi Feltrinelli per la Fisica nel 1987, il premio Enrico Fermi nel 2003, il premio Dannie Heineman nel 2005, il premio Nonino “a un Maestro del nostro tempo” nel 2005, il Nature Award Mentoring in Science nel 2013, il premio per High Energy and Particle Physics dell’ European Physical Society nel 2015, il premio Lars Onsager dell’ American Physical Society nel 2016, e nel 2021 ha ricevuto il prestigioso Wolf Prize per la Fisica.
Nell’ottobre 2021 gli è stato conferito il premio Nobel per la Fisica «per la scoperta dell’interazione tra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici, dalla scala atomica a quella planetaria»
