'т Хоофт вместе со своим преподавателем Мартинусом Вельтманом разработали теорию, которая помогла прояснить квантовую структуру электрослабых взаимодействий. Эту теорию создали в 1960-е годы Шелдон Глэшоу, Абдус Салам и Стивен Вайнберг, предположившие, что слабое и электромагнитное взаимодействия являются проявлением единого электрослабого взаимодействия. Но применение теории для расчёта свойств частиц, которые она предсказывала, было безрезультатным.
Разработанные 'т Хоофтом и Вельтманом математические методы позволили предсказать некоторые эффекты электрослабого взаимодействия, позволили оценить массы W и Z промежуточных векторных бозонов, предсказанных теорией. Полученные значения хорошо согласуются с экспериментальными значениями. Методом Вельтмана и 'т Хоофта также была рассчитана масса топ-кварка, экспериментально обнаруженного в 1995 году в Национальной лаборатории им. Э. Ферми (Фермилаб, США).