Po uzyskaniu doktoratu podjął w 1958 r. pracę jako członek zespołu badawczego w IBM. W związku z dużym rozmiarem i wymaganiami energetycznymi istniejącej pamięci RAM z rdzeniem magnetycznym, Dennard wraz z zespołem mikroelektroników opracował w 1964 r. nowy rodzaj pamięci komputerowej, który wymagał sześciu tranzystorów do przechowywania jednego bitu informacji. Projekt ten uznano za zbyt skomplikowany i powolny, więc Dennard zaczął pracę na systemem, w którym mógłby przechowywać bit informacji w jednym tranzystorze, co doprowadziło w 1966 r. do opracowania dynamicznej pamięci o dostępie swobodnym (DRAM), która przechowuje informację w formie ładunku elektrycznego, który z czasem zanika, wobec czego musi być odnawiana. W 1968 r. uzyskał patent na tę technologię, a łącznie był posiadaczem ok. 75 patentów. W IBM pracował do 2014 r., gdy przeszedł na emeryturę.
Nowy typ pamięci wydatnie zwiększył możliwości przetwarzania danych i obniżył koszt tych operacji.