Tukey eu une influence dans d'autres domaines que les statistiques. Il a notamment inventé des termes qui sont restés dans le vocabulaire scientifique.
Alors qu'il travaillait avec John Neumann sur les modèles des premiers ordinateurs, il créa, en 1948, le terme informatique bit, qui est la contraction de binary digit. Ce mot fut ensuite pour la première fois cité dans un article par Claude Shannon en 1948.
Le mot "software", que Paul Niquette dit avoir trouvé en 1953, fut pour la première fois utilisé dans un article écrit par Tukey en 1958 et lui est donc parfois attribué.
Dans le cadre d'un programme confidentiel de recherche gouvernemental, il a probablement contribué au projet de développement de l'avion espion Lockheed U-2.
Il a inspiré, avec Lyman Spitzer, Jr, la fabrication du télescope Hubble.
En 1959, il met au point les techniques mathématiques de déconvolutions permettant de repérer les essais nucléaires souterrains.
Ses intérêts statistiques furent nombreux et variés.
Il a contribué à la conceptualisation du Jackknife, une méthode statistique de rééchantillonage.
Il est particulièrement connu pour son développement en 1965, avec James Cooley, de l'algorithme de la transformée de Fourier rapide.
Il a créé les outils statistiques connus sous les noms de Tukey's test, Loi de Tukey-Lambda, Tukey–Kramer method et Tukey's lemma. Il est aussi l'inventeur de la méthode du trimean. Avec Jerome H. Fridman, il a développé une méthode d'analyse des données multivariées, la poursuite de projection.
Il articula l'importante distinction entre l'analyse de données exploratoires (Exploratory data analysis) et l'analyse liée aux tests d'hypothèses (confirmatory data analysis), estimant que la méthodologie propre aux statistiques donnait une importance trop grande à ces derniers. Bien qu'il crut en l'utilité de séparer ces deux types d'analyses, il remarqua que parfois, et surtout dans les sciences naturelles, cette distinction était problématique. Il inventa, pour ces situations, le terme de uncomfortable science.
Il publia avec John Wilder, en 1977, un livre de référence, Exploratory Data Analysis, sur les méthodes d'analyse et de présentation des données. Il y présente le principe de la boîte à moustaches, ou diagramme de quartiles qu'il a inventé.
Ses travaux ont influencé ceux de Dorian Shainin. Dans la foulée des travaux de Tukey, Shainin a échafaudé un test de confirmation simple appelé « test Six Pack ».