人物貢獻
核反應堆
黃祖洽研究了輸運理論中無限長黑圓柱情形下的Milne問題，並用球諧函數展開法求出了它直到P5階的近似解。1955年底至1956年中，在參加接受蘇聯援助我國重水反應堆的理論設計的同時，他結合反應堆結構複雜的實際情況，認真考慮了非均勻性對堆中中子輸運的影響，發現結果和蘇聯提供的設計中所給出的臨界尺寸數據不同。以後在該反應堆啓動時的臨界實驗中，黃祖洽的理論計算結果得到了證實。1958年參與並領導了核潛艇用壓水堆的初步理論設計。後來又參與和組織了石墨堆和元件堆的理論研究和設計。
熱核彈爆炸
研究核彈，特別是熱核彈爆炸中所牽涉到的物理過程時，黃祖洽考慮到所研究的對象是一個在極高溫度下起核反應的，包含輕核、重核、電子、中子和光子等粒子的混合系統，不能沿用通常氣體分子運動論中使用的波耳茲曼方程，而必須加以推廣，使方程中能正確反映粒子間有可能起各種反應的事實。1961年，他作出了《關於起反應的粒子混合系統的運動論》，寫下了包含多體相互作用和反應的廣義運動論方程組。並在這方程組的基礎上導出了帶中子的輻射流體力學方程和反應動力學方程組。後者是核彈理論研究中經常用到的重要方程組之一。
熱核反應
在高溫高壓熱核反應系統的研究中，黃祖洽從廣義運動論方程組出發，把帶電粒子(輕核和電子)的運動和中子在系統中的輸運有條件地分開來處理，在一級近似中把帶電粒子看作隨時都處在局域熱平衡的狀態，再計算系統中介質的流體運動和輕核的熱運動對中子輸運方程中代表中子源、中子吸收和中子散射等各項所產生的影響。
臨界安全
爲保證核燃料生產和加工中的臨界安全，二機部成立了臨界安全小組進行研究。彭桓武和黃祖洽先後任組長。黃祖洽用中子輸運理論解決了核工業生產中的某些臨界安全問題。爲適應對臨界安全性能作出快速估計的需要，1965年他寫出了《鈾水系統安全質量的簡易估算法》一文。其中介紹了一種估算鈾水系統(或鈾與其他含氫介質的均勻混合系統)的“安全質量”，即不會產生臨界安全事故的鈾-235質量的簡易方法。1966年，黃祖洽帶領臨界安全小組的部分人員在詳細瞭解一個燃料生產廠的有關生產過程後，提出了保證臨界安全的一系列措施，並制定了操作規程，這個規程已由二機部正式形成文件，付諸實施。
輸運理論
1982年以後，黃祖洽指導博士研究生丁鄂江對稀薄氣體的非平衡輸運和弛豫過程進行了研究。發現在與速度變量相應的傅氏空間中，波耳茲曼方程可以通過奇異擾動方法求解，而且在所得的對小Knudsen數的展開式中，可以找到一種消去久期項的方法，從而解決了波耳茲曼方程求解時久期項難以消去這一歷史難題。另外，該方法在各級近似中都導致Navier-Stokes流體力學方程組，而不會引到物理意義上有問題的Burnett方程。原則上，可以利用他們的這一方法去研究非平衡系統中隨時間的弛豫行爲。
主要論著
論文
1、黃祖洽，關於氟化氫分子的一個計算，物理學報 8 (1951)57。
2、彭桓武，黃祖洽，應用忽魯登變分法決定核子與核子散射的周相，物理學報8(1951)150。
3、黃祖洽，關於中子在兩種介質中的慢化問題，物理學報 14(1958)153。
4、黃祖洽，關於中國重水堆的臨界大小和反應性問題，Dresden國際反應堆會議，Dresden, GDR (1960)。
5、黃祖洽，關於起反應的粒子混合系統的運動論, 原子能科學技術文獻， 物理004, 中國科委(1961)。
6、黃祖洽，中子在輕介質中的慢化問題，原子能科學技術文獻， 物理 003，中國科委(1961)。
7、黃祖洽，ALU 系統中中子的增殖、慢化、擴散和有關問題:：Ⅰ.簡化的定態模型和三羣處理，原子能科學技術文獻，物理 019，中國科委 (1962)。
8、黃祖洽，中子在鈾水介質中的慢化長度，原子能 No.3 (1965) 198。
9、黃祖洽，高速運動介質中中子輸運的新處理方法，北京師範大學學報 No.3 (1981) 37。
10、丁鄂江，黃祖洽，Boltzmann 方程的奇異擾動解法:：Ⅰ.正規解，物理學報34(1985 )65。
11、朱慧瓏，黃祖洽，體心立方金屬中空位遷移規律，物理學報 36 (1987)1122。
12、呂燕南，黃祖洽，H2XΣg - H2EΣg 系統的相互作用，物理學報，38(1989)150。
13、宋巖，丁鄂江，黃祖洽，混合流體的浸潤相變(IV)二元系統浸潤相變的臨界特性，物理學報，41(1992)1647。
14、黃祖洽，丁鄂江，浸潤相變及有關問題，物理 24(1995)651-654。
15、張書東，黃祖洽， 地震和地震預報理論研究中的幾個問題，物理，26(1997)418-423。
16、李靜輝，黃祖洽，王存玉，巖板順層斜坡和直坡演化過程中的隨機共振及混沌，物理學報，47(1998)382-390。
17、應陽君，黃祖洽，細胞鈣振盪對週期信號的響應和胞間同步，計算物理 第18卷第5 期(2001)412-421。
著作
1、 黃祖洽譯，《經典場論》，科學出版社 (1958)。
2、 黃祖洽譯(筆名“示水”)，《熱中子核反應堆理論》，科學出版社 (1958)。
3、黃祖洽，《核反應堆動力學基礎》，原子能出版社 (1983)。
4、黃祖洽，丁鄂江，《輸運理論》，科學出版社 (1987)。
5、黃祖洽, 丁鄂江, 《表面浸潤和浸潤相變》，上海科學技術出版社 (1994)。
6、黃祖洽，《黃祖洽文存》，北京師範大學出版社(2002)，
7、黃祖洽，《三雜集》，北京師範大學出版社(2004)。
8、黃祖洽，《現代物理學前沿選講》，科學出版社(2007)。
