Năm 1960, Hess đã đưa ra một đóng góp quan trọng nhất của riêng ông là một phần trong những tiến bộ khoa học trong khoa học địa chất của thế kỷ 20. Trong một báo cáo đã được truyền bá rộng rãi mà ông gởi đến Phòng nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ (Office of Naval Research), theo đó ông đã đề xuất học thuyết liên quan đến sự chuyển động của vỏ Trái Đất theo hướng ngày càng xa sống núi giữa đại dương có hoạt động núi lửa. Tách giãn đáy biển, tên gọi một quá trình được đặt sau này, đã giúp truyền bá quan điểm trôi dạt lục địa của Alfred Wegener trước kia (nhưng thời điểm đó chúng bị bác bỏ) như là một thành tựu khoa học. Điều này đã thúc đẩy một cuộc cách mạng trong các khoa học về Trái Đất. Bản báo cáo của Hess được xuất bản chính thức trong quyển History of Ocean Basins (1962) của ông.[1] Đây là một công trình tham khảo duy nhất trong địa vật lý vật chất rắn. Hess cũng liên quan đến một số đóng góp khoa học khác như dự án Mohole (1957–1966), một khảo sát về công nghệ và tính khả thi của Chương trình khoan biển sâu.