野依良治主要从事催化手性不对称合成领域的研究。针对不对称合成中获得高纯单一手性产物效率低的问题，1966年28岁的野依良治教授就提出了用化学方法合成手性分子的设想，并首次实现了使用手性分子催化剂实现合成手性物质的不对称合成设想。野依良治教授的研究在世界上第一次向人们表明，开发催化剂催化底物可以实现高纯度手性产物的化学合成。1980 年，野依良治教授与其合作者合成的BINAP配位体的金属催化剂能够精确地将潜手性分子中的对映体原子、基团或对映面区分，从而使手性分子的合成纯度大大提高，特别是BINAP-Ru络合物催化剂对于潜手性烯烃或者酮类分子的加氢反应。上述催化不对称合成技术，仅需使用非常少量的不对称催化剂，便可生产出大量的手性化合物，催化效率极高。以铑Rh（I）替换过渡簇金属钌Ru ( II) 也证明具有同样催化功效。其后，又陆续开发出其他高效率的催化剂。这些氢化反应都能获得了很高的光学收率和与化学产率，一些反应已成功应用于工业生产，如Ru( II) - BINAP 络合物还被用于抗菌素levofloxacin 工业生产过程中重要中间体(R) - 1 ,2 - 丙二醇的制备。得益于野依良治教授的研究，不对称氢化催化化学在药品、农产品、调味品和香料以及新型、高级材料的合成制备中发挥着非常大的作用。这种使用人造分子催化剂的化学合成效率可以和天然的酶催化反映相匹敌，有些应用甚至超过了天然的酶催化反应。

野依良治不仅是一名优秀的化学科学家，同时他也是世界科学界具有领导地位的科学家之一，在为培养中国高级科学人才和促进中日交流作了许多有益的工作。早在1980年代，他就注意到中国的潜力，并呼吁日本乃至全世界的学者关注中国，主张日本与中国科技合作，在以下三个方面对中国科技事业做出了重要贡献。1.推进中日科技界人员交流。2006年他与中科院联合发起“中日青年科学家研讨会”，旨在促进两国青年科学家的交流与合作，以培养具有国际影响力的领导型科学家。2.推进RIKEN与中国的科技合作。作为RIKEN的理事长，他重视与中国研究机构和大学的合作。在他的领导下，并经中国政府批准，2010年RIKEN正式设立北京代表处，为进一步推动RIKEN与中国相关机构合作的提供条件。3.人才培养。在担任名古屋大学教授期间，他培养了13名中国留学生，多数已经回到中国，为中国的科技发展贡献力量。他亲自邀请了15名中国访问学者，目前仍与中国学者合作研究。在他的推动下，每年有一批来自中国科学院和大学的研究生以联合培养博士生(IPA)、攻读博士学位和博士后研究员等形式来到理化学研究所（RIKEN）研究学习。