戴森是一位自由的數學家，支持星際旅行、核裁軍和天體生物學。他也是一個未來主義者，一個永恆的研究生,他將永遠是觀察人類的智者，」戴森工作的世界著名大學普林斯頓高等研究院在一份聲明中回憶說:「他從未獲得過博士學位，」普林斯頓高級研究所大學校長羅伯特迪傑格拉夫說戴森認為他是一個永恆的研究生，所以他有權對一切事物都感興趣。」
早年，弗裡曼·戴森與劍橋大學著名數學家戈弗雷·哈羅德·哈代一起學習數學。第二次世界大戰結束後，他去了美國康乃爾大學，跟隨漢斯·貝特教授。1951年任康乃爾大學教授。從1953年起，他一直是普林斯頓高等研究院的教授。他沒有博士學位，卻能在一流的研究所擔任教授，這也是一個罕見的例子。
戴森證明了由朱利安施溫格和朝永振一郎提出的變分方法與理察·費曼的路徑積分表達式的等價性，對量子電動力學的建立作出了決定性的貢獻。1964年，他被提名為諾貝爾物理學獎，但第二年，他錯過了這個獎。
諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧對戴森的工作給予了高度評價：他認為再規範化程序是物理學的偉大發展。」這一理論的主要創始人是朝永、施溫格、費恩曼和戴森。1965年諾貝爾物理學獎頒給朝永、施溫格和費恩曼時，我認為諾貝爾獎委員會犯了一個大錯，因為它不同時承認戴森的貢獻。
直到今天，我仍然這麼認為。」
但戴森自己並不在乎。2009年在接受《時代》採訪時，他認為自己獲得諾貝爾獎需要很長時間。他堅持要獲得諾貝爾獎超過10年，但「繞太平洋」。
雖然沒有獲得諾貝爾獎，但他一生中仍然獲得過無數獎項，包括1965年的丹尼海涅曼物理獎、1977年的哈維獎、1981年的沃爾夫物理獎、2000年的鄧普頓獎、2012年的龐加萊獎等。
對於這位精力充沛、超級腦洞的英國科學家來說，最喜歡的事情之一就是關注一個又一個問題，從地球表面的核問題、獵戶座計劃（其目的是用爆炸性核彈驅動的巨大太空飛行器探索太陽系）到提出失調球等。
戴森球是他最著名的思想，早在19世紀60年代就提出了，它是一個圍繞太陽或恆星，充分利用太陽光的計劃，啟發了一代又一代的科幻小說人。美國嚴肅科幻小說《環形世界》和日本童話動畫片《雙子公主》的背景與《戴森鮑爾》相似。他想像中的彗星上的洞被一棵巨大的轉基因樹挖空，為這座被稱為「戴森樹」的宇宙城產生氧氣。
自從這個概念被提出以來，科幻小說中許多圍繞恆星的人工建築被命名為「戴森球」。隨後的假設是，戴森不僅在巴黎有聖母院，而且還有人類殖民地和工業基地。
戴森也是一位著名的科學作家。他的作品包括《蒂凡尼早餐》、《武器與希望》、《宇宙波瀾》、《太陽》、《基因組與網際網路：科學革命的工具》和《想像中的世界》，在科學界和公眾中引起了巨大反響。
他的一些想法也備受爭議，在晚年，他尤其以對氣候變化持懷疑態度而聞名。在2012年的一項視頻研究中，他說：「我們掌握的所有證據都表明，人類行為對氣候有一定影響。現在還不清楚是好是壞，還是會成為一場災難。」
他的女兒米婭·戴森說：「藝術、科學、歷史、音樂，沒有一個領域是他不感興趣的。」在他的一生中，他始終保持著強烈的探索精神，拒絕有組織的宗教或任何試圖「遏制他到上帝和無限事物的西方之旅」的東西。
儘管戴森取得了很多成就，但他非常平易近人，米婭說：「我從來沒有聽說過他鄙視任何人，不管他是國大師聯合分校的學生，還是藍領工人，都能得到我父親同樣的歡迎。」（她補充說，他曾試圖幫助孫子們上數學課：「因為這很簡單，他不知道怎麼解釋。」）
戴森有一個幸福的家庭，有六個孩子和16個孫子。在95歲的時候，他還出版了他的自傳《花樣製造者：通過信件的自傳》。
《紐約時報訃告》中寫道：「戴森博士在鄧普頓的演講中提出，宇宙遵循「最大多樣性」的原則，以確保一切事物都以「儘可能有趣」的方式發展。無論這一原則如何影響物理學定律，它都是戴森精彩非凡一生中的真正巨無霸。