為數學和理論物理研究而設立的法國高等科學研究所(Institut des hautes études scientifiques)接待他。他在那裡再遇到讓·迪厄多內、勒內·托姆、路易·米歇爾和大衛·呂埃勒,並著手建立代數幾何理論。
他於1958年應邀在國際數學家大會做1小時報告,報告的內容與其說是對當時該學科已知內容的總結,不如說是對未來10年中他將要做的工作的預告。自1960年到1967年,他和讓·迪厄多內合作寫了《代數幾何基礎》(Éléments de géométrie algébrique)的首八卷。他的代數幾何討論班整理出版了7卷SGA。
自1980年到1995年他寫了四本書:La longue marche à travers la théorie de Galois, Esquisse d'un programme, À la poursuite des champs和Les dérivateurs。但最著名的是他1985年寫的自傳式書籍《收穫與播種》(Récoltes et semailles),約二千頁。他寫道他一生經歷三種情感:女人、數學和默想。
格羅滕迪克起初研究泛函分析,他深刻地改變了這門學科的面貌。迪厄多內稱格羅滕迪克的工作和S.Banach的工作一樣,在泛函分析中留下了最強的印記。不過,格羅滕迪克最重要的工作還是代數幾何。代數幾何研究的是代數方程(組)的解所表示的圖形。從笛卡爾發明解析幾何算起,這門學科已經有將近四百年的歷史了。二十世紀三十年代,查瑞斯基(O.Zariski)和范·德·瓦爾登(B.L.van der Waerden)把交換代數引進了代數幾何。四十年代中期,韋伊將代數幾何徹底地建立在抽象代數的基礎上,並提出了著名的韋伊猜想。後來的小平邦彥(Kodaira)、F.Hirzebruch、塞爾(J.-P.Serre)等人也曾在這門學科中作出重大突破。五六十年代,格羅滕迪克對代數幾何進行了徹底的革命,發表了十幾本巨著,建立了一套宏大而完整的“概型理論”。格羅滕迪克的工作堪稱代數幾何的顛峰,他的著作被譽為“格羅滕迪克聖經”。格羅滕迪克的理論就發揮了價值。在概型理論的基礎上,數學家們取得了一個又一個令人瞠目的成就:格羅滕迪克第一次給出了著名的黎曼-洛赫-格羅騰迪克定理的代數證明。
格羅滕迪克是一個徹底的無政府主義者及和平主義者。他經常向那些來找他請教數學問題的人作他的那一套政治宣傳。六十年代,他被聘為法國高等科學研究所(Institut des Hautes Etudes Scientifiques)的教授,但當他發現這個機構是由NATO(北大西洋公約組織)出資支持的時候,便毅然辭職回鄉務農去了。
1970年的國際數學家大會上,蘇聯盲人數學家L Pontrjagin作關於“微分對策”的報告, 其中談到了用飛彈追蹤飛機的問題。格羅滕迪克憤然走上台奪下話筒,抗議他在數學會議上提到軍事。 G Hardy曾說過:“真正的數學對戰爭毫無影響……是一門‘無害而清白’的職業”。或許格羅滕迪克就是因為這個原因才選擇了數學。但是格羅滕迪克逐漸失望地發現數學往往被用在軍事上,像他所研究的代數幾何就被用來編制密碼,而且數學研究大多直接或間接得到軍方支持,這顯然與他的理想背道而馳。於是在1970年,他便永久地離開了他所喜愛的數學事業,轉向了裁軍活動和經營農場。到80年代,他乾脆消失在這個骯髒的世界上,只有他的少數朋友知道他的住址,但這些朋友們都守口如瓶。至今,格羅滕迪克依然不知所終。隱逸之士古已有之,但如格羅滕迪克這般,不戀榮華,功成身退,則亘古罕有。