1957 veröffentlichte Chomsky „Strukturen der Syntax“. Er stellte darin eine endliche Zahl von Kernsätzen auf, Komponenten, aus denen sich unendlich viele syntaktische Verbindungen erzeugen ließen. Seine Theorie der generativen Transformationsgrammatik war damals sehr umstritten und wurde vor allen Dingen von den Behavioristen um B.F. Skinner strikt abgelehnt. Diese wollten Sprache (wie auch allgemein Verhaltensmuster von Tieren und Menschen) auf simple Begriffsschemata und Reiz-Reaktions-Modelle reduzieren. Chomsky konterte allerdings mit dem Argument, dass der behavioristische Erklärungsansatz nicht imstande war, die Fähigkeit von Kindern zu erklären, innerhalb kürzester Zeit etwas solch komplexes wie Sprache zu erlernen.

Chomsky erweiterte seine Theorien in den Sechzigerjahren und wurde international bekannt. Er führte den Begriff der „linguistischen Kompetenz“ ein, der dem Menschen eine grundlegende kognitive Fähigkeit zuschreibt, Sätze erzeugen zu können, denen auf syntaktischer Ebene die abstrakte Repräsentation der Sätze vorausgeht, die alle Informationen erhält, die wichtig für die semantische und phonologische Interpretation sind. Noam Chomsky hat seitdem mit seinen Theorien die moderne Linguistik von Grund auf verändert. Er war und ist zudem auch politisch sehr aktiv. Als linksgerichteter
Sozialist ist er ein engagierter Kritiker der USA, ihrer Demokratie und Außenpolitik. Er war entschiedener Gegner des Vietnamkriegs und kritisiert in seinen Schriften die bestehende kapitalistische Weltwirtschaft.