Marsden begründete mit Alan Weinstein die (symplektische) Reduktionstheorie mechanischer Systeme mit Symmetrie.[2] Er arbeitete auf den verschiedensten Anwendungsgebieten der Mechanik (Mechanik starrer Körper, Plasmaphysik, Hydrodynamik, Elastizitätstheorie, Himmelsmechanik und Raumfahrt), insbesondere Kontrolltheorie.
mit Ralph Abraham: Foundations of Mechanics. A Mathematical Exposition of Classical Mechanics. With an Introduction to the Qualitative Theory of Dynamical Systems and Applications to the Three-Body Problem. Benjamin, Reading MA 1967.
Lectures on Statistical Mechanics II. Based on lectures by Arthur S. Wightman. Princeton University Press, Princeton NJ 1967.
mit Michael Buchner, Michael Hoffman, Clifford Risk: Basic complex analysis. Freeman, San Francisco CA 1973, ISBN 0-7167-0451-X.
Applications of global analysis to mathematical physics (= Mathematics Lecture Series. 2). Publish or Perish, Berkeley CA 1974, ISBN 0-914098-11-X.
Elementary classical analysis. Freeman, San Francisco CA 1974, ISBN 0-7167-0452-8.
mit Marjorie McCracken: The Hopf Bifurcation and its applications (= Applied Mathematical Sciences. 19). Springer, New York NY u. a. 1976, ISBN 0-387-90200-7.
Lectures on geometric methods in mathematical physics (= Regional Conference Series in Applied Mathematics. 37). SIAM, Philadelphia PA 1981, ISBN 0-89871-170-3.
mit Ralph Abraham, Tudor Ratiu: Manifolds, Tensor Analysis and Applications (= Global Analysis, Pure and Applied. 2). Addison-Wesley, Reading MA u. a. 1983, ISBN 0-201-10168-8.
mit Anthony J. Tromba, Alan Weinstein: Basic multivariable Calculus. Freeman u. a., New York NY 1993, ISBN 0-387-97976-X.
mit Tudor S. Ratiu: Introduction to Mechanics and Symmetry. A Basic Exposition of Classical Mechanical Systems (= Texts in Applied Mathematics. 17). Springer, New York NY u. a. 1994, ISBN 0-387-97275-7.
mit Hernán Cendrea, Tudor S. Ratiu: Geometric Mechanics, Lagrangian Reduction, and Nonholonomic Systems. In: Björn Engquist, Wilfried Schmid (Hrsg.): Mathematics Unlimited – 2001 and Beyond. Springer, Berlin u. a. 2001, ISBN 3-540-66913-2, S. 221–273.
mit Wang Sang Koon, Martin W. Loo, Shane D. Ross: Dynamical systems, the three-body problem and space mission design. Springer, Berlin u. a. 2007, ISBN 978-0-387-49515-6.
mit Gerard Misiołek, Juan-Pablo Ortega, Matthew Perlmutter, Tudor S. Ratiu: Hamiltonian Reduction by Stages (= Lecture Notes in Mathematics. 1913). Springer, Berlin u. a. 2007, ISBN 978-3-540-72469-8.
Marsden, Weinstein: Reduction of symplectic manifolds with symmetry. In: Reports on Mathematical Physics. Band 5, Nr. 1, 1974, S. 121–130, doi:10.1016/0034-4877(74)90021-4.