Równocześnie wykazał istotną rolę orbitali granicznych w reakcjach.
Za swoją pracę dotyczącą roli orbitali granicznych w reakcjach chemicznych, otrzymał Nagrodę Nobla, pierwszą wręczoną Japończykowi. W szczególności chodziło o kwestię dzielenia luźno powiązanych elektronów zajmujących cząsteczkowe orbitale graniczne nazwane akronimami HOMO i LUMO, oznaczającymi: HOMO – najwyższy zajęty orbital cząsteczkowy (od ang. highest occupied molecular orbital) LUMO – najniższy niezajęty orbital cząsteczkowy (od ang. lowest unoccupied molecular orbital). Niezależnie od Fukui, który publikował swoje prace w języku japońskim, tego samego odkrycia dokonali dwaj uczeni amerykańscy, Roald Hoffmann (Uniwersytet Cornella) i Robert Woodward (Uniwersytet Harvarda, laureat Nagrody Nobla z roku 1965, który zmarł przed przyznaniem jej za teorię orbitali granicznych).
Ken’ichi Fukui został członkiem: 1983 – Amerykańska Akademia Sztuk i Nauk (członek zagraniczny) 1981 – Europejska Akademia Nauk i Sztuk Pięknych 1970 – International Academy of Quantum Molecular Science 1983 – The Japan Academy 1981 – National Academy of Sciences (członek zagraniczny) 1970 – National Science Foundation (członek zagraniczny) 1985 – Pontifical Academy of Sciences 1989 – Royal Institution (członek zagraniczny) 1989 – Royal Society (członek zagraniczny).