W 2001 otrzymał Nagrodę Nobla z chemii za prace nad reakcjami uwodornienia w obecności katalizatorów chiralnych. Noyori oraz wyróżnieni razem z nim William Knowles i Barry Sharpless, zasłużyli się opracowaniem metod syntezy asymetrycznej prowadzącej do otrzymywania czystych izomerów optycznych (np. dynamiczne różnicowanie kinetyczne) i udowodnił wpływ tej izomerii na aktywność biologiczną związków chemicznych. Na podstawie tych prac m.in. wycofano talidomid, którego jeden z izomerów miał działanie lecznicze, a drugi wywoływał zmiany informacji genetycznej płodów powodujące drastyczne przypadki fokomelii.
Ryōji Noyori jest także laureatem kilkudziesięciu nagród i wyróżnień naukowych w Japonii, USA i Europie, m.in. Nagrody Asahi (1992), nagrody naukowej Fundacji Króla Faisala (1999) oraz Orderu Kultury (otrzymanego od cesarza Akihito w 2000). Od 2000 Noyori jest honorowym członkiem brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa ChemicznegoISI Highly Cited Researchers - Ryōji Noyori, a od 2002 członkiem Papieskiej Akademii Nauk. W 2002 japońskie Towarzystwo Syntetycznej Chemii Organicznej (The Society of Synthetic Organic Chemistry) ufundowało nagrodę im.