Академик Новоторцев — один из создателей отечественной химии магнитных полупроводников. Он изучал функциональные материалы нового поколения — молекулярные магнетики, и разрабатывал инновационные магнитно-оптические устройства.

Предложенные им подходы позволили понять природу обменных взаимодействий и объяснить магнитные, магнитооптические и электрические свойства не только модельных систем, но и практически важных твердофазных материалов.

Научные достижения учёного описаны в более чем 400 статьях и обзорах, под его руководством защитились более 20 кандидатов и докторов наук, а сам Новоторцев отмечен такими наградами, как Государственная премия РФ, Золотая медаль им. Курнакова РАН и премия им. Чугаева.