Było to rozwinięcie teorii Jamesa Crolla.
Teoria Milankovićia zyskała światową sławę dzięki publikacji jego krzywej promieniowania słonecznego w dziele Die Klimate der geologischen Vorzeit (1924), autorstwa klimatologa Wladimira Köppena i geofizyka Alfreda Wegenera. Następnie zaproszono go do współpracy przy dwóch podstawowych podręcznikach: klimatologii – Handbuch der Klimatologie (5 tomów, wyd. 1939) oraz geofizyki, Handbuch der Geophysik (1933).
Jego teoria nie została wówczas uznana, lecz współczesne badania osadów na dnach oceanicznych i rdzeni lodowcowych na Grenlandii i Antarktydzie zdają się potwierdzać rytmy Milankovicia o okresach 41 tys., 23 tys. oraz 100 tys. lat.
Sformułował prawo insolacji i teorię epoki lodowcowej. Dokonał również modyfikacji kalendarza juliańskiego, w następstwie czego opracował kalendarz nowojuliański, przyjęty przez większość Kościołów prawosławnych, m.in.