Б.Є. Патон творчо розвинув ідеї, продовжив справу, почату його батьком академіком Є.О. Патоном - найбільшим вченим, фундатором Інституту електрозварювання, - і досяг нових вершин в науці. Протягом 50 років він очолює всесвітньо відомий академічний Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона, що виріс у могутній науково-технічний комплекс, у структуру якого входять науково-дослідний інститут, конструкторсько-технологічні й експериментальні підрозділи, три дослідних заводи, а також інноваційні організації, науково-інженерний і атестаційний центри.
Під керівництвом Б.Є. Патона і за його безпосередньою участю в Інституті проведено глибокі дослідження й отримані значні результати в розробці прогресивних технологій невід’ємного з’єднання й обробки металів і неметалів в різних умовах. До них відносяться зварювання і наплавка під флюсом, зварювання в захисних газах суцільним і порошковим дротом, електрошлакове зварювання, газотермічненапилення, променеві технології й інші процеси.
Фундаментальні дослідження Б.Є. Патона та його учнів в області взаємодії зварювальних джерел нагріву з розплавленим металом заклали основу для створення нової галузі металургії - спеціальної електрометалургії. Завдяки їй стало можливим лиття особливо чистої спеціальної сталі і сплавів, кольорових металів, отримання унікальних композиційних матеріалів. Відкрилися перспективи для створення новітніх конструкційних і функціональних матеріалів XXI століття. Борис Євгенович зробив великий внесок у створення нових типів зварних конструкцій, індустріальних способів зварювання магістральних трубопроводів, великогабаритних резервуарів для зберігання нафти, кожухів доменних печей, висотних баштових конструкцій.
Академік Б.Є. Патон першим почав і розвинув дослідження з використання зварювальних процесів в космічній технології, виконаних космонавтами при орбітальних польотах кораблів і в умовах відкритого космосу. Він - визнаний лідер у цій області.
В останнє десятиріччя до кола наукових інтересів Патона-вченого увійшла проблема вишукування оригінальних медичних технологій і розробка унікальних зразків медичної техніки й інструментів. Під його керівництвом співробітники Інституту і вчені-медики винайшли новий спосіб з'єднання (зварювання) м'яких тканин людини і тварин, що широко використовується нині в хірургічній практиці.
Понад 40 років Б.Є. Патон є президентом Національної академії наук України, яка під його керівництвом перетворилася на один з найбільших наукових центрів Східної Європи, широко відомий в усьому світі. Вона відігравала і відіграє важливу роль у житті суспільства і держави, в прогресі науки та освіти, в зміцненні обороноздатності і розвитку народного господарства України.
З самого початку найважливішим напрямом організаторської діяльності Патона-президента став всілякий розвиток фундаментальних досліджень і створення на їх основі новітніх технологій для широкого промислового застосування, орієнтування академічних інститутів на цей шлях. Постійну увагу Борис Євгенович приділяв комплексності і пріоритетності наукових досліджень з найважливіших проблем природних, технічних і соціогуманітарних наук. Ініціатива Б.Є. Патона максимально залучити наукові установи до розв’язання виробничих і екологічних проблем на місцях виявилася в організації 7 академічних регіональних наукових центрів, що охоплюють всі області України.