Доктор филологических наук, профессор, специалист по истории русского языка, лексикологии, фразеологии, лексикографии. Автор фундаментального «Фразеологического словаря русского языка». Работал в ИЛИ РАН с 1952 по 1997 г.
Был автором словарных статей во 2, 3 и 4 томах 4-томного «Словаря русского языка» (МАС-1), а после его завершения — в 7, 8, 10, 11, 12, 14-17 томах 17-томного «Словаря современного русского литературного языка» (БАС-1). Затем в составе группы исторической лексикологии русского языка участвовал в подготовке «Словаря русского языка XVIII в.» (был автором словарных статей во 2, 3 и 4 выпусках); один из соавторов коллективной монографии «Лексические новообразования в русском языке XVIII в.».
По проекту А. И. Молоткова и под его руководством был создан первый в отечественной науке академический «Фразеологический словарь русского языка» (1967 г.). Также в сотрудничестве с аспирантами работал над созданием русско-французского, русско-китайского фразеологических словарей; готовил исторический фразеологический словарь русского языка (остался в рукописи).