Основные труды в области небесной механики и теоретической астрофизики. Исследовал проблемы вековых возмущений и устойчивости движения естественных и искусственных спутников небесных тел, либрационные явления в движениях планет и спутников, резонансные явления в движении астероидов. Существенно развил предложенную К. Хираямой классификацию орбит малых планет по семействам. Рассмотрел многие вопросы теории планетарных туманностей — перенос излучения и лучистое равновесие в них, распределение температуры в туманности, обосновал применимость максвелловского распределения скоростей свободных электронов в туманностях. Провёл ряд исследований по теории астрономической рефракции, общей теории относительности и космологии. В 1936 и 1948 годах участвовал в экспедициях для наблюдения солнечных затмений на остров Хоккайдо; выполнил фотометрию солнечной короны. Организовал восстановление обсерватории Токийского университета, разрушенной во время второй мировой войны, провёл модернизацию её оборудования, реорганизовал службу времени, создал корональную станцию в Норикуре[1], установил радиоастрономическую аппаратуру.
Hagihara, Yusuke. Celestial mechanics (Vol 1, Vol 2(I), 2(II); revision of 1947 edition) (англ.). — Cambridge, MA: MIT Press, 1970 - 1972. — ISBN 0-262-08037-0 (vol 1).
Hagihara, Yusuke. Celestial mechanics (Vol 3(I), 3(II), Vol 4(I), 4(II), Vol 5(I), 5(II)). — Tokyo: Japan Society For the Promotion of Science, 1974 - 1976.
Hagihara, Yusuke. Theories of equilibrium figures of a rotating homogeneous fluid mass (англ.). — Washington, D.C.: U. S. Government Printing Office, 1971.