Основные научные работы посвящены исследованию строения и динамики галактик и звездных скоплений. В 1926 году для объяснения асимметрии в распределении скоростей звезд в нашей Галактике Линдблад впервые сформулировал концепцию вращения Галактики. Согласно его теории, все тела в Галактике принадлежат к различным взаимопроникающим подсистемам, которые вращаются с различными скоростями и характеризуются различной степенью сплюснутости. Оценил период обращения и массу Галактики. В 1927 году существование вращения Галактики было подтверждено Я. Х. Оортом на основе статистического изучения лучевых скоростей и собственных движений звезд. Ряд работ Линдблада посвящен изучению спиральной структуры и вращения спиральных галактик. Рассматривая движения звезд в больших скоплениях (галактиках), нашел, что звезды стремятся концентрироваться в спиральных рукавах и что спирали лидируют во вращении галактики (в настоящее время считают, что они «волочатся»).
Обнаружил зависимость величины поглощения в ультрафиолетовой части спектра в звездах поздних спектральных классов от их светимости и правильно отождествил источник поглощения с молекулой циана; разработал на основе этого эффекта метод определения светимости слабых холодных звезд по спектрам с низкой дисперсией (1922).
Занимался также теорией лучистого равновесия и ее применением к изучению поверхностных слоев Солнца, в частности к явлению потемнения диска к краю (1920). В 1934 году впервые показал, что малые частицы межзвездной пыли могут образовываться и расти путем аккреции и что этот процесс может играть большую роль в образовании и эволюции звезд.
В 1948—1952 годах — президент Международного астрономического союза; в 1952—1955 годах — президент Международного совета научных союзов.
Награды
- Член многих научных обществ и академий.
- Медаль им. Жансена Парижской АН (1938);
- Золотая медаль Лондонского королевского астрономического о-ва (1948);
- медаль им. Брюс Тихоокеанского астрономического о-ва (1953).
В честь него названы
- Кратер Линдблад на Луне
- Астероид 1448 Линдбладия
