黄授书在天文学多个领域作出出色工作。他与天体光谱学家O·斯特鲁维合作，作了很多恒星尤其是密近双星如渐台二、角宿一等的研究工作。1963年，他在《“渐台二”的一种解释》一文中，提出盘状星模型，后为天文学界广泛采。1976年在英国召开的一次国际密近双星讨论会开幕词中，这项成就被列为“密近双星”研究史中八个里程碑之一。1961年，从理论上预言“红外星”的存在。根据普朗克辐射定律，黑体的温度越低，辐射的主要部分就越向长波区(即红区)移动，因此相当多的红外星是有效温度很低的晚型星。还有一些红外星，其辐射不符合黑体辐射定律，而显现出明显的红外色余。这可作如下解释：在星体周围存在着尘埃和气体分子云，它们吸收中心星发射的紫外线和可见光能量，再以红外波辐射出去。这些物质可能来源于原恒星形成的剩余物，例如来源于猎户座BN天体和金牛座T型变星这样一些红外天体；也可能是从中心星抛射出来的（见质量损失），如鲸鱼座o和IRC 10216的周围的尘埃壳。红外星主要是一些红色超巨星、长周期变星、碳星、淹没在浓密尘气吸光云中的O、B型星（见恒星光谱分类）、B型发射星、爆发后不久的新星、老新星、金牛座T型变星和猎户座BN天体等。它们中的一部分或者是年轻的正在形成中的恒星，或者是年老的走向灭亡的恒星。因此对红外星的研究是天体演化学中十分重要的一环。1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波背景辐射；美国诺伊吉保尔-马尔茨和莱顿等发现红外星，如天鹅座NML、金牛座NML等，证实黄授书的理论预言。黄授书对原子物理、恒星大气、恒星光谱、密近双星、行星系形成等作过较多的研究，发表论文120余篇。