В 1948–1949 Уилер выдвинул идею универсальности взаимодействия Ферми, в 1953 развил (совместно с Д.Хилом) коллективную модель ядра, постулировал существование двух способов деления урана остановившимися мюонами: захват m– -мезона и безызлучательные переходы в мюонных атомах.
С середины 1950-х интересы Уилера переместились в область релятивистской астрофизики и теории гравитации. Уилер – один из создателей геометродинамики, изучающей структуру пространства-времени малых масштабов. Широко известны его исследования, посвященные квантованию гравитационного поля, гравитационному коллапсу, структуре материи высокой плотности. Уилеру принадлежит теория нейтронных звезд, именно он предложил термин «черная дыра». Уравнение Харрисона – Уилера используется для анализа процессов, протекающих в недрах умирающих звезд.
В 1976 Уилер был приглашен на должность директора Центра теоретической физики Техасского университета в Остине.
Уилер известен как прекрасный лектор. Многие его ученики стали крупными специалистами в области ядерной физики. В соавторстве с другими учеными им написаны шесть книг по фундаментальным проблемам физики, одна из них – монументальный труд Гравитация (Gravitation, 1973, в соавторстве с его бывшими студентами К.Торном и Ч.Мизнером).
В 1966 Уилер был избран президентом Американского физического общества. Награжден медалями А.Эйнштейна (1965), Э.Ферми (1968), Б.Франклина (1969), Национальной медалью за науку (1971) и др.
Краткая история времени