En los años 1940 con su esposa Gertrude Scharff-Goldhaber, estableció que las partículas beta eran idénticas a los electrones.

Con Edward Teller, propuso que el llamado "gigante dipolo resonancia nuclear" se debía a los neutrones en un núcleo que vibra como un grupo contra los protones como un grupo (Modelo Goldhaber-Teller).

Hizo una conocido apuesta con Hartland Snyder en 1955 que unos antiprotones no podría existir, cuando él perdió la apuesta, se especuló que la razón de lucha contra la cuestión no parece ser abundante en el universo es que antes del Big Bang, una sola partícula, el "universon" que existía entonces en degradado "cosmon" y "anti-cosmon", y que el cosmon posteriormente degradado para producir el cosmos conocido.

En la década de 1950 también se especuló que todos los fermiones,[1]​ como los electrones, protones y neutrones son "duplicados", es decir que cada uno está asociado con un similar de partículas más pesadas.

Fue Director del Brookhaven National Laboratory de 1961 a 1973.