Badania naukowe Jest znany przede wszystkim jako współtwórca teorii tektoniki płyt, potwierdzającej hipotezę Alfreda Wegenera, dotyczącą wędrówki kontynentów (1912). Pierwszą próbę wyjaśnienia mechanizmu wędrówki, połączonej z rozrastaniem się dna oceanów, przedstawił w roku 1929 Sir Arthur Holmes, który po raz pierwszy opisał proces konwekcji w płaszczu Ziemi. Model ulepszył w roku 1960 Harry Hess (1906–1969) z Princeton University. Model został wkrótce uzupełniony przez J. Tuzo Wilsona i doświadczalnie potwierdzony przez L.R. Sykesa – sejsmologa z Columbia University. Frederick Vine i Drummond Matthews jednoznacznie potwierdzili zjawisko rozrastania się dna oceanicznego, korzystając z nowej techniki badawczej – magnetometrii bazaltów skorupy oceanicznej. Stwierdzili istnienie naprzemianległych pasów skał o namagnesowaniu zgodnym z dzisiejszym położeniem biegunów i przeciwnym (dodatnie i ujemne anomalie magnetyczne, związane z kolejnymi przebiegunowaniami Ziemi), stosunkowo symetrycznie rozmieszczonych po obu stronach grzbietu śródoceanicznego. Wyniki opublikowano w roku 1963Równocześnie z F. Vinem geomagnetyczne badania dna oceanu wykonywał geofizyk kanadyjski, Lawrence Morley (ur. 1920). Jest mniej znany, ponieważ opublikował swoje wyniki nieco później i w mniej poczytnym czasopiśmie..