他在1935年与爱因斯坦及玻理斯·波多斯基共同提出当时量子物理学理论下会出现的EPR悖论现象。有关文章刊于《物理评论》1935年第47卷，题目为:《Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?》。后又与爱因斯坦共同提出虫洞(爱因斯坦-罗森桥)假说。

　　虫洞（Wormhole）又称爱因斯坦－罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。

　　由阿尔伯特·爱因斯坦提出该理论。简单地说，“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫"灰道"。