študije Pavlove pod Born, Bohr in drugih vrhunskih znanstvenikov prinesel Pauli za osrednjo vlogo v novi področju fizike se imenuje kvantna mehanika, ki se ukvarja s silami znotraj atomskih in subatomskih delcev predlogov. To polje je začela leta 1913, ko Bohr uporablja kvantno teorijo, da pojasni gibanja elektronov v atomu. Leta 1913, Bohr objavil teorijo, ki opisuje, kako je en sam elektron vodikovega atoma giblje okoli jedra. Kvantna mehanika zato Pojasnjuje, kako je atom absorbirajo in oddajajo energijo v obliki svetlobe, in to pojasnjuje naravo svetlobe. Kvantna mehanika, presega meje klasične mehanike, ki temelji na fizikalnih zakonov oblikoval britanski znanstvenik Sir Isaac Newton, in škotski znanstvenik James Clerk Maxwell. To velja za enega izmed glavnih znanstvenih dosežkov 1900-ih.
Od leta 1923 do leta 1928, Pauli zaposlen kot docent za teoretično fiziko na Univerzi v Hamburgu v Nemčiji. Tam je vodil teoretične raziskave na področju atomske strukture in obnašanje atomov v magnetnih polj, opravljajo delo, ki bi mu osvojiti Nobelovo nagrado. Načelo izključitve Pauli, kaj bi postala bistvenega pomena za razumevanje lastnosti atomskih jeder. V naslednjih dveh desetletjih, Atomic raziskave osredotočil na lastnosti atomskih jeder. Nadaljnja odkritja potrdil načelo Pauli ki se lahko štejejo za temeljni zakon fizike. Čeprav je načelo, ki je prvi odkril za elektrone, se je izkazalo, da je veljavna jeder vodika in s tem za nevtron ni oblikovana v številnih jedrskih reakcijah.
Leta 1928 je Pauli postal profesor za teoretično fiziko na zvezni Inštitut za tehnologijo v Zürichu, Švica. Bilo je v tem času naredil Pauli je eden od njegovih največjih prispevkov k fiziki. Pojasnil je, izgubo energije in vrtilne količine (merjenje spin) v atomskem silovit poskus gotovo. Leta 1930, je predlagal obstoj subatomski delec, zdaj imenuje nevtrino, dejansko ima "manjkajoči" energijo in zagon. Neutrino je vsaka od treh vrst subatomskih delcev nimajo električni naboj niti. Čeprav so nekateri poskusi kažejo, ni nevtrini lahko opravljajo določeno stopnjo, mase nevtrinov so še premajhni, da bi neposredno izmeriti. Nevtrini potujejo na ali blizu svetlobno hitrostjo. Dva procesa proizvajajo nevtrini: (1), razbiti nestabilnih atomskih jeder ali subatomskih delcev in (2) združitev (spajanje) atomskih jeder. Iskanje fuzija v pojavi jedro sonca in drugih zvezd.
nevtrini spadajo v družino Le