Hans Nowotny erarbeitete am Institut für Physikalische Chemie der Wiener Universität neue und umfassende Beiträge zur Festkörperchemie. Durch seine Forschungen über die atomare Architektur zahlreicher Verbindungen in Legierungen und in metallischen Hartstoffen schuf er auf dem empirischen Gebiet der Legierungschemie Leitlinien für eine gezielte Stoffentwicklung. Um die Eigenschaften von Stoffkombinationen und deren Rolle in technischen Produkten abschätzen zu können, war es notwendig, feste Stoffe durch ihren Feinbau zu charakterisieren und sie in Strukturklassen einzuteilen.
Erstmalig wurden von Nowotny die Hartstoffkomponenten der technischen Schneidmetalle und analoger hochschmelzender Stoffe systematisch untersucht. Weiters beschäftigte er sich aber auch mit Fragen der Stabilisierung von Urancarbid mittels anderer Carbide für Hochtemperatur-Kernreaktoren. Nowotnys Forschungen über die Existenz typischer Strukturelemente führten zur Auffindung mehrerer hundert solcher komplexer Carbide, Nitride und verwandter Verbindungen.