Крутцен стал одним из наиболее известных учёных, изучающих глобальное потепление и привлёкший мир к этому явлению. Он также является автором теории ядерной зимы, вероятного состояния климата Земли в случае глобальной ядерной войны. Крутцен является активным сторонником геоинженерии — концепции активного вмешательства в природу с целью изменения свойств климата, замедляющих или предотвращающих пагубное его изменение. В частности, поддерживает идею массированного выброса различных аэрозольных частиц (прежде всего двуокиси серы) в земную стратосферу для отражения солнечного излучения.
В 2000 году Крутцен вместе с Штормером предложили термин «антропоцен» для описания современной геологической эпохи.
