Jego teoretyczne prace pomogły w zrozumieniu i sklasyfikowaniu, odkrytych w latach późniejszych, cząstek elementarnych nazwanych kaonami i hiperonami. Sklasyfikowanie tych cząstek doprowadziło do wysnucia pomysłu nowej liczby kwantowej, nazwanej dziwnością. Jednym z wielkich sukcesów fizyka jest także wzór Gell-Manna-Nishijimy, który został zaproponowany na podstawie wyników doświadczalnych, a następnie potwierdzony i wyjaśniony po wprowadzeniu teorii kwarków. Wiele aspektów dotyczących fizyki kaonów i hiperonów Gell-Mann wyjaśnił wspólnie z Abrahamem Paisem.
Praca Gell-Manna (i Kazuhika Nishijimy) przyniosła również efekt w 1961, a było to usystematyzowanie i sklasyfikowanie cząstek elementarnych, nazywanych hadronami (podobną statystykę w mniej więcej tym samym czasie zaprezentował Juwal Ne’eman). Obecnie pomocna w wyjaśnieniu tej klasyfikacji jest teoria istnienia kwarków.
thumb|Gell-Mann i John Seely Brown (2007) Stworzonej przez siebie klasyfikacji Gell-Mann nadał w 1961 nazwę „ścieżka ośmiokrotna”, a powodem tego było to, że w jego klasyfikacji było dokładnie osiem cząstek (w istocie taki sam schemat został zaproponowany w tym samym czasie niezależnie przez Yuvala Neemana z Imperial College w Londynie).