Несмотря на сравнительно короткую жизнь, Энрико Ферми достиг высочайших вершин как в теории физики, так и в экспериментальных исследованиях. В качестве его основного научного наследия обычно отмечают: статистику Ферми – Дирака; совокупность работ по структуре атомов и молекул; экспериментальные и теоретические исследования свойств нейтронов, в том числе открытие медленных нейтронов; теорию бета-распада; создание первого в мире атомного реактора; экспериментальные и теоретические исследования по нейтронной оптике и другие. Как справедливо отмечает ученик и коллега Ферми академик Бруно Понтекорво, универсальность гения Ферми «позволила ему сделать выдающиеся работы едва ли не во всех областях физики, как теоретической, так и экспериментальной». По мнению Понтекорво, если бы работы ученого выполняли разные исследователи, то по их результатам могло быть присуждено восемь Нобелевских премий. Большинство научных трудов Ферми переведены на русский язык.