陳院士為世界上公認最頂尖之雷射、中子、同步輻射、X 光散射研究專家之一，為國際上知名之軟物質 (soft matter) 及複雜流體 (complex fluids) 的靜態及動態結構研究專家，開創了多項首創之雷射散射及中子、X 光散射分析理論，領導此方面之研究數十年，對增進複雜流體及軟性物質的物理性質了解有顯著及重要的貢獻。

陳院士在1964 年和諾貝爾獎得主Prof. B.N. Brockhouse 作博士論文研究時根據 space group representation 理論，發展出 symmetry classification of phonon dispersion relations in crystals 的方法，成為後來大家作晶體中子散射分析所使用之標準理論。1967年和諾貝爾獎得主 Prof. N. Bloembergen 作博士後研究時發展出世界第一套雷射散射數位光關連器 (photon correlator)，並成功的用在混合液體近臨界點的光散射研究。該研究開啟了日後世界上光關連散射 (photon correlation spectroscopy) 方法的快速發展和應用，並在後續發展出雷射都卜勒速度儀 (Laser Doppler Velocimetry) 的量測技術。自2000年，發展出非彈性散射 X 光分析理論，為世界首度量得生物雙層薄膜 (lipid bilayer) 在薄膜面上之二維動態頻譜，開啟了世界上對生物大分子如蛋白質、細胞膜、DNA 的集合動態研究。對生物結構特性的了解至為重要。

在2004年，陳院士用中子散射研究發現超冷水的相變化 (fragile-to-strong dynamic crossover transition)，並導致2006年發現水的第二低溫臨界點，首度証實長久以來之理論及分子動力模擬的預測。

陳院士除了著有世界一流期刊的四百九十多篇研究論文，並編著了六本專書，包括與 Michael Kotlarchyk 博士合著「光子及中子與物質作用」一書，為此方面研究應用之重要參考教科書，及2015年與羅馬大學的Piero Tartaglia 教授合著之 "Scattering Methods in Complex Fluids: Selected Topics" (Cambridge University Press)；另外，2014年6月，清華大學出版社也發行了「陳守信院士回憶錄」。

陳院士是國立清華大學原科院的榮譽講座教授，推動中子散射研究不遺餘力，多次返台訪問演講，協助國內推動相關研究。近年來，在MISTI (MIT International Science & Technology Initiative) 的支持下，進一步推動 MIT 與清華大學及同步輻射中心的研究與教學合作。