Realizó sus estudios de doctorado bajo la supervisión del connotado cristalografo británico Alan L. Mackay, FRS (discípulo de John Desmond Bernal).
Sus primeras publicaciones comenzaron aparecer durante su doctorado, enfocándose en la aplicación de geometría diferencial y topología con la finalidad de proponer nuevas estructuras para nuevos materiales.
En este período, Terrones y Mackay fueron los primeros en introducir el concepto de curvatura en estructuras grafíticas, resultado que se ha extendido a otros arreglos atómicos y que ha abierto nuevas líneas de investigación que estudian las nuevas propiedades y futuras aplicaciones de nanoestructuras de carbono.
Después de finalizar su posdoctorado en el Departamento de Química de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, se incorporó al Instituto de Física de la UNAM, dentro del programa de repatriación del CONACyT.
Ha desempeñado una destacada labor editorial: es editor regional para América Latina de la revista internacional Fullerene Science and Technology, fungió como miembro del consejo editorial de la Revista Mexicana de Física (1996-2000), es editor de la revista TIP especializada en Ciencias Químico Biológicas de la FES, Zaragoza, UNAM. Además, ha sido arbitro de varias revistas internacionales.
Algo que caracteriza su investigación es la amplia colaboración que tiene con diferentes grupos nacionales y extranjeros. Cabe destacar la colaboración con el grupo del Prof. Sir Harold Kroto, Premio Nobel de Química 1996, con quien ha realizado un año sabático, invitado como Honorary Visiting Research Fellow en la Universidad de Sussex, Inglaterra.
Ha sido responsable de 5 proyectos de investigación financiados por CONACyT, DGAPA-UNAM, Third World Academy of Sciences y el British Council. Asimismo, ha paricipado en otros 6 proyectos. Estos proyectos le han permitido la implementación del primer laboratorio en México destinado al estudio de fullerenos, nanotubos de carbono y nuevas nanoestructuras de materiales en capas.
Debido a su preocupación por crear una conciencia científica en la sociedad el Dr. Terrones está trabajando con el Prof. Kroto para introducir programas científicos de televisión en México, através de la fundación "Vega Science", que dirige el Prof. Kroto y la Academia Mexicana de Ciencias. Dentro de estos programas se encuentran las Conferencias de La Royal Institution de Inglaterra.
Después de más de ocho años de Investigador en el Instituto de Física de la UNAM, se incorpora como investigador al Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT).
En el IPICyT está formando otro laboratorio dedicado a la nanotecnología en donde se obtengan nanomateriales, se caractericen y en donde se hagan cálculos teóricos sobre estructuras hipotéticas que se pueden encontrar en un futuro. Asimismo, se pretende establecer un vínculo importante con la industria nacional.