Es autor de una aportación fundamental a la lingüística moderna, con la formulación teórica y el desarrollo del concepto de gramática transformacional, o generativa, cuya principal novedad radica en la distinción de dos niveles diferentes en el análisis de las oraciones: por un lado, la «estructura profunda», conjunto de reglas de gran generalidad a partir de las cuales se «genera», mediante una serie de reglas de transformación, la «estructura superficial» de la frase.

Este método permite dar razón de la identidad estructural profunda entre oraciones superficialmente distintas, como sucede entre el modo activo y el pasivo de una oración. En el nivel profundo, la persona posee un conocimiento tácito de las estructuras fundamentales de la gramática, que Chomsky consideró en gran medida innato; basándose en la dificultad de explicar la competencia adquirida por los hablantes nativos de una lengua a partir de la experiencia deficitaria recibida de sus padres, consideró que la única forma de entender el aprendizaje de una lengua era postular una serie de estructuras gramaticales innatas las cuales serían comunes, por tanto, a toda la humanidad.

En este sentido, podría hablarse de una gramática universal, a cuya demostración y desarrollo se han dedicado los numerosos estudios que han partido de las ideas de Chomsky. Aparte de su actividad en el terreno lingüístico, ha intervenido a menudo en el político, provocando frecuentes polémicas con sus denuncias del imperialismo estadounidense desde el comienzo de la guerra de Vietnam y sus reiteradas críticas al sistema político y económico de Estados Unidos.