Kibble ha lavorato sulla rottura della simmetria (esempio semplice - una palla in cima a una collina potrebbe rotolare giù in qualsiasi direzione), sulle transizioni di fase (esempio semplice - l'acqua che si trasforma in ghiaccio mentre si congela) e sui difetti topologici (approssimativamente - punti, linee o superfici nello spazio dove c'è un salto).
È noto soprattutto per la sua co-scoperta del meccanismo di Higgs (che spiega come alcune particelle elementari, ma non tutte, abbiano massa) e la previsione del bosone di Higgs (una particella massiva centrale nel meccanismo di Higgs) con Gerald Guralnik e C. R. Hagen (GHK). Come parte della celebrazione del 50° anniversario di Physical Review Letters, la rivista ha riconosciuto questa scoperta come una delle pietre miliari della storia di PRL. Per questa scoperta il Prof. Kibble ha ricevuto il premio J. J. Sakurai 2010 dell'American Physical Society per la fisica teorica delle particelle. Sebbene sia ampiamente considerato l'autore del più completo dei primi articoli sulla teoria di Higgs, il GHK non è stato incluso nel premio Nobel per la fisica del 2013. Nel 2014, il premio Nobel Peter Higgs ha espresso disappunto per il fatto che Kibble non fosse stato scelto per condividere il premio Nobel con François Englert e lui stesso.
Kibble è stato un pioniere nello studio della formazione di difetti topologici nei primissimi tempi dell'esistenza dell'universo. Un modello influente di formazione dei difetti attraverso un certo tipo di transizione di fase è conosciuto come il meccanismo Kibble-Zurek. Il suo articolo sulle stringhe cosmiche (difetti di linea dello spazio su scala cosmica) ha introdotto l'idea nella cosmologia moderna.
È stato uno dei due co-presidenti di un programma di ricerca finanziato dalla European Science Foundation (ESF) sulla Cosmologia in laboratorio (COSLAB) che è durato dal 2001 al 2005. In precedenza è stato il coordinatore di una rete ESF sui difetti topologici in fisica delle particelle, materia condensata e cosmologia (TOPDEF). Questi programmi hanno studiato le analogie tra i difetti topologici nell'universo primordiale e simili difetti strutturali nei liquidi e nei solidi, che possono essere studiati in laboratorio. (Per un semplice esempio di una rete di difetti topologici di laboratorio, si considerino i confini tra i molti piccoli cristalli disallineati in un metallo).
Nel 1966 Kibble pubblicò un libro di testo, Meccanica Classica, che è ancora in stampa (dal 2016), ora nella sua quinta edizione e co-autore con Frank Berkshire.