Działalność naukowa Fizyka i popularyzacja Jego specjalnościami są fizyka cząstek elementarnych (fizyka wysokich energii) oraz historia fizyki. Badał mechanizm produkcji hadronów, m.in.: znalazł związek między średnią krotnością produkowanych cząstek i dyspersją ich rozkładu; zależność ta została nazwana formułą Wróblewskiego (ang. Wróblewski formula, Wróblewski relation); w latach 80. wprowadził też tzw. współczynnik Wróblewskiego (ang. Wróblewski factor), opisujący tłumienie kwarków dziwnych.
W miesięczniku „Wiedza i Życie” opublikował setki felietonów o znanych uczonych, pod nazwą Uczeni w anegdocie. Na jej podstawie powstały książki o tym samym tytule. W 1961 otrzymał Nagrodę „Problemów” za osiągnięcia w dziedzinie popularyzowania nauki.
Organizacja badań i uczelni Jest autorem pojęcia „lista filadelfijska”, którym w Polsce określa się czasopisma naukowe indeksowane przez Journal Citation Reports. Opracował pierwsze zasady kategoryzacji polskich instytucji naukowych w oparciu o wskaźniki parametryczne. Krytykował politykę naukową minister Barbary Kudryckiej: w 2010, na Zgromadzeniu Ogólnym Polskiej Akademii Nauk Andrzej Kajetan Wróblewski, Wizja uniwersytetu przyszłości, kwartalnik „Nauka” Polskiej Akademii Nauk, nr 2/2010, s.