Carl Nordling och Evelyn Sokolowski rekryterades i mitten av femtiotalet som doktorander till Kai Siegbahns forskningsgrupp vid fysikinstitutionen i Uppsala. De lyckades där uppmäta ett högupplöst elektronspektrum för första gången. Några år senare hade Evelyn Sokolowski lämnat institutionen och Stig Hagström tillkommit som doktorand. Delvis genom en tillfällighet observerade Carl och Stig att elektronspektrum från ett fotografiskt fixersalt överraskande uppvisade två linjer. De hade upptäckt det kemiska skiftet för innerelektroner som möjliggör direkt observation av kemiskt tillstånd och därmed skapat grunden till ESCA-metodens segertåg i vetenskapsvärlden. Gruppens åtföljande starka expansion var till stor del Carl Nordlings förtjänst.
Carl Nordling hade även en framträdande roll i utvecklingen av en annan, besläktad metod som utnyttjar röntgenstrålning, mjukröntgenspektroskopi. Metoden, numera ofta benämnd RIXS, har under senare tid kommit att röna starkt tilltagande intresse och användning, och är nu etablerad i många laboratorier i världen.
Carl Nordling gjorde under sin tid som huvudsekreterare vid Naturvetenskapliga forskningsrådet framsynta satsningar. Hans stöd till användning av elektronacceleratorer som röntgenkällor, så kallade synkrotronljus, har haft stor betydelse för de röntgenbaserade spektroskopier han bidragit till att skapa. Han bidrog bland annat till tillkomsten av Max-lab i Lund, och European Synchrotron Radiation Facility i Grenoble. Tyvärr får inte Carl Nordling uppleva statsministerns invigning av Max IV-laboratoriet som sker 21 juni i år. Det är Sveriges största enskilda forskningssatsning någonsin och han har genom sin verksamhet varit med om att lägga grunden för denna.