Окончив Копенгагенский университет, Нильс работал в Англии (в Кавендишской лаборатории и у Э. Резерфорда в Манчестере), а затем преподавал в Копенгагене. Он женился на Маргарет Нордлунд, дочери богатого датского пивовара, благодаря финансовой помощи которого Бор создал в 1916 году Институт теоретической физики, вскоре ставший одним из крупнейших центров науки, изучавшим главным образом структуру атома и его ядра. Бор смело отказался от электродинамики и предложил новую философию физики микромира.
По словам Эйнштейна, работа Бора по строению атома – «высшая форма музыкальности в области мысли». «Атом Бора» построен по законам не простой механики, а квантовой. Она предполагает своеобразные «прыжки» в пространстве-времени, «квантовые состояния» электронных орбит-оболочек, окружающих атомное ядро, а также излучаемых порций света. Он дал свое объяснение структуре и механизму распада ядра атома, и в 1922 году его удостоили нобелевской премии.
Несмотря на свой научный авторитет, Нильс Бор всегда готов был обсудить и поставить под сомнение свои концепции, не терял интерес к познанию. Как писала его биограф Рут Мур, "как-то в конце семинара, один из студентов подошел к Бору и пожаловался, что дискуссии и затрагиваемые в них сложнейшие вопросы, которые еще предстоит решить, вызывают у него головокружение.
– Если кто-нибудь скажет, что у него не кружится голова, когда он думает о квантовых проблемах, значит, он ничего в них не понимает, – ответил Бор, явно соглашаясь со студентом.
Бор являл собой прямую противоположность тем ученым, которые, создав теорию, остаток жизни посвящают ее защите. Он сам искал недостатки и слабые места в собственной теории, настаивал на всестороннем изучении проблемы и никогда не соглашался удовлетвориться первым попавшимся решением. Любая проблема, которую он разрабатывал, к моменту ее решения теряла почти всякое сходство с первоначальным своим вариантом".
В дискуссии, развернувшейся после одной из лекций, 19-летний Гейзенберг заявил, что в результатах Бора кроется ошибка; более того, ему удалось доказать свою правоту. Бор был в восторге и немедленно пригласил молодого человека на прогулку, во время которой они продолжали спор. Вскоре к ним присоединился Паули, он также не преминул включиться в дискуссию. Это доставило Бору живейшее удовольствие. Он пригласил обоих молодых физиков в Копенгаген для продолжения работы.
Подобно Эйнштейну, Бор не оставался в стороне от общественно-политических проблем, активно выступая в защиту мира, за недопустимость использования атомной энергии и достижений научной мысли в военных целях (кстати, во время Второй мировой войны он проявил немалое личное мужество, не пожелав сотрудничать с фашистами, оккупировавшими Данию). Свою позицию он определил ясно: «Мы, наблюдатели природы, обязаны помнить, что являемся неотъемлемой ее частью. Это налагает на нас особую ответственность. В настоящее время цивилизация стоит перед исключительно серьезной угрозой, требующей пересмотра отношений между народами. Мы должны обеспечить устранение беспримерной опасности, нависшей над миром, и добиться того, чтобы простые люди всех стран стремились к повышению благосостояния на планете на основе гигантского научного прогресса».
Нильс Бор, подобно Галилею, Ньютону, Эйнштейну, был не только выдающимся физиком, но и глубоким мыслителем. Его идеи оказали немалое влияние на философию познания. Он особо подчеркивал значение того, как проводится наблюдение, каким образом получены те или иные результаты, а не только «голым» фактам. Впрочем, предоставим слово ему самому: "Важное значение физической науки для развития общего философского мышления основано не только на ее вкладе в наше непрерывно возрастающее познание той природы, частью которой мы являемся сами; физическая наука важна и тем, что время от времени она давала случай пересматривать и улучшать нашу систему понятий как орудие познания. В нашем столетии изучение атомного строения материи обнаружило неожиданное ограничение области применимости классических физических идей и пролило новый свет на содержащиеся в традиционной философии требования к научному объяснению. Необходимый для понимания атомных явлений пересмотр основ и предпосылок однозначного применения наших элементарных понятий имеет поэтому значение, выходящее далеко за пределы одной только физической науки…