D. Bates poszukiwał możliwości skonstruowania urządzeń elektrycznych, przeciwdziałających detonacjom min morskich aktywowanych magnetycznie. W późniejszym okresie pracował, wraz z Masseyem, w Havant (Hampshire) przy projektowaniu min. Poza głównym zajęciem pisał artykuły naukowe dotyczące fizyki teoretycznej i fizyki górnych warstw atmosfery.
Po zakończeniu wojny Bates i Massey wrócili do University College, gdzie kontynuowali badania podstawowe dotyczące zjawisk fizycznych w atmosferze i jonosferze, tworząc podstawy współczesnej aeronomii (pojęcie wprowadzone przez Sydneya Chapmana). Bates zajmował się też mechanizmami reakcji katalitycznych zachodzących w atmosferze (m.in. z udziałem metanu, pary wodnej, tlenków azotu, ozonu), współpracując z Marcelem Nicoletem. Rolę D. Batesa, M. Nicoleta i S. Chapmana, jako pionierów w tej dziedzinie, wskazywał w roku 1995 Paul Crutzen, laureat Nagrody Nobla, w swoim wykładzie zatytułowanym „My life with , and other s”.
W latach 1951–1994 David R. Bates był profesorem matematyki i fizyki teoretycznej oraz kontynuował badania w Queen’s University Belfast.