一种可以将抽象的代数结构描述为一种更易于理解的事物——作用于向量空间的矩阵——的方式。
表示论探索的是关于对称的问题。数学领域中最基本的问题之一是关于可能存在的所有不同类型的对称性。在物理世界，我们只会体验到几种基本类型的对称性：脸部的镜像对称，雪花的旋转对称，地板图案的平移对称，以及它们之间的组合，例如螺旋形的开瓶器。然而在更高维度，有着无穷多种可能性。表示论提出的问题是：展现一种特定类型对称性的所有不同的数学对象有哪些？
柏原正树与合作者一起，证明了表示论领域的kazhdan-lusztig猜想，这一问题处于分析、代数与几何的交汇处。他们的证明方法是如此聪明且出人意料，甚至连该领域的数学家都赞叹不已。之后他又与另一位数学家合作，证明了这个猜想更普遍的形式。这一证明如同一场革命，使得表示论发展成了现在的形式。
通常，许多不同的数学对象会展现出同一种特定类型的对称性，而这些数学对象会以难以理解的复杂方式彼此关联。为了表示这些数学对象之间的关系，柏原正树引入了水晶基（crystal base）的想法，使得能够利用组合数学来回答表示论中的问题。
水晶基的概念揭示了复杂数学结构（用作用于向量空间的矩阵来表示）的核心是图（graph）。水晶图（crystal graph）的顶点是基底，图的边表示这些元素是如何相互关联的。
这项工作的影响超出了数学领域。水晶基的概念在数学物理领域非常有用，它被用来证明粒子系统统计行为的公式。加州大学戴维斯分校的数学教授anne schilling说：“除了在表示论和统计力学方面的应用，水晶基在数论领域也产生了影响，尤其是自守形式（automorphic form）和狄利克雷级数。事实上，2013年icerm数学研究所整个学期的课程都集中在组合表示论（binatorial representation theory），也就是水晶基与数论的相互作用。”
2016年，他证明了之前的黎曼-希尔伯特对应（riemann-hilbert rrespondence）的一个延伸问题。他还在搭建不同数学领域之间的桥梁，包括辛几何。