การวิจัยพายุทอร์นาโดของฟูจิตะเริ่มต้นด้วยการสํารวจความเสียหายจากพายุทอร์นาโดในญี่ปุ่นในปี 1948 และกินเวลานานกว่าครึ่งศตวรรษ ในปี 1953 เขาเข้าร่วม UChicago ซึ่งเขาจะใช้เวลาเกือบ 50 ปีในการวิจัยบุกเบิกด้านอุตุนิยมวิทยา ชื่อเสียงของเขาในฐานะนักวิจัยพายุทอร์นาโดเริ่มพุ่งสูงขึ้นหลังจากการศึกษาพายุทอร์นาโดห้าลูกที่พัฒนาขึ้นในพื้นที่ฟาร์โก (เขาเห็นพายุทอร์นาโดเพียงสามลูกในชีวิตของเขาระหว่างโครงการ Joint Airport Weather Studies ในโคโลราโดเมื่อวันที่ 12 มิถุนายน พ.ศ. 1982)
เขาเก่งเป็นพิเศษในการฝึกฝนการถ่ายภาพ ซึ่งเป็นวิธีการใช้ภาพถ่ายเพื่อสร้างแผนที่และการคํานวณ เทคนิคนี้ช่วยให้เขาสามารถสร้างสิ่งที่เกิดขึ้นในพายุขึ้นมาใหม่ได้อย่างละเอียดโดยพิจารณาจากความเสียหายที่ทิ้งไว้บนพื้นดินเท่านั้น "ข้อมูลเชิงลึกทางเรขาคณิตสามมิติที่น่าทึ่งนี้เป็นจุดเด่นของงานของเขาจริงๆ" David Rowley ศาสตราจารย์ UChicago กล่าวกับ UChicago News ในปี 2020
นอกจากมาตราส่วนฟูจิตะแล้ว ฟูจิตะยังค้นพบไมโครเบิร์สต์เป็นสาเหตุของอุบัติเหตุร้ายแรงของสายการบินอีสเทิร์นแอร์ไลน์เที่ยวบิน 66 ที่คร่าชีวิตผู้โดยสารมากกว่าร้อยคนที่สนามบินจอห์น เอฟ เคนเนดี้ ของนิวยอร์กในปี 1975 งานของเขาช่วยป้องกันอุบัติเหตุจากไมโครเบิร์สต์ ซึ่งเป็นกระแสลมขนาดเล็กที่ทําให้เกิดลมระดับพื้นดิน 150 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งก่อนหน้านี้เคยคร่าชีวิตผู้โดยสารสายการบินหลายร้อยคน