費曼於40年代發展了用路徑積分表達量子振幅的方法，並於1948年提出量子電動力學新的理論形式、計算方法和重正化方法，從而避免了量子電動力學中的發散困難，量子場論中的“費曼振幅”、“費曼傳播子”、“費曼規則”等均以他的姓氏命名。
1968年費曼根據電子深度非彈性散射實驗和布約肯（ken）的標度無關性提出高能碰撞中的強子結構模型。這種模型認爲強子是由許多點粒子構成，這些點粒子就叫部分子（parton）。部分子模型在解釋高能實驗現象上比較成功，它能較好地描述有關輕子對核子的深度非彈性散射、電子對湮滅、強子以及高能強子散射等高能過程，並在說明這些過程中逐步豐富了強子結構的物理圖像。
