Là một kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Bell, Nyquist thực hiện nhiều nghiên cứu quan trọng về nhiễu do nhiệt (Nhiễu Johnson–Nyquist), độ ổn định của bộ khuếch đại hồi tiếp, vô tuyến, fax, vô tuyến truyền hình, và các vấn đề truyền thông quan trọng khác. Cùng với Herbert E. Ives, ông đã phát triển máy fax đầu tiên của AT&T và công bố vào năm 1924. Năm 1932, ông xuất bản bài báo kinh điển về độ ổn định của bộ khuếch đại phản hồi.[1] Ngày nay có thể tìm thấy Tiêu chuẩn ổn định Nyquist trong nhiều sách giáo khoa về lý thuyết điều khiển phản hồi.

Lý thuyết đầu tiên của ông về xác định băng thông cần thiết cho truyền tin đã đặt cơ sở cho những tiến bộ sau này bởi Claude Shannon,[2] dẫn đến những phát triển của ngành lý thuyết thông tin.

Năm 1927 Nyquist xác định số xung độc lập có thể truyền qua một kênh vô tuyến trên một đơn vị thời gian bị giới hạn bằng hai lần băng thông của kênh đó. Nyquist công bố kết quả nghiên cứu của mình trong bài báo những đề tài đã biết trong Lý thuyết truyền tín hiệu vô tuyến (1928). Quy tắc này là một đối ngẫu của định lý lấy mẫu Nyquist–Shannon mà ta thấy hiện nay.