És un dels científics més universals de Catalunya i Espanya. Va dedicar la seva vida a la investigació en química orgànica. La seva contribució principal a la ciència va ser el desenvolupament de la química percloroorgànica, que va iniciar el 1954, amb el descobriment d'un potent agent de cloració. El 1964 va descobrir els Radicals Lliures Inerts, una classe de composts de carboni trivalent d'estabilitat excepcional, que va obrir la porta a una nova era en la química orgànica. El 1982 va ser guardonat amb el Premi Príncep d'Astúries i va ser nomenat en onze ocasions al premi Nobel de Química.
Va ser educat a les aules de l'Institut Escola de Barcelona, es va llicenciar en Química per la Universitat de Barcelona l'any 1944, es va doctorar en Ciències per la Universitat de Madrid el 1948 i va investigar al si del Consell Superior d'Investigacions Científiques va ser membre (CSIC) del qual des de 1944. Entre els anys 1949 a 1951 va augmentar els seus coneixements científics a la Universitat de Harvard (Cambridge, EUA) on va ser nomenat Research Fellow.
Manuel Ballester Boix es va dedicar de ple a la investigació: en el CSIC de Barcelona i simultàniament per a l'Office of Aerospace Research and Development dels Estats Units, país al qual va tornar amb la seva família per viure a Dayton (Ohio) entre 1961 i 1962 i on va ser professor visitant en els Aerospace Research Laboratories. El 1964 va descobrir els Radicals Lliures Inerts, substàncies de gran passivitat química i extraordinària estabilitat tèrmica, que han permès aprofundir en la naturalesa i comportament dels radicals lliures constituïts per molècules fugaces i agressives de summa importància en Química, Bioquímica i Medicina. La seva tasca científica va quedar reflectida a nombroses publicacions científiques de difusió mundial i en diversos guardons espanyols i estrangers que li van ser atorgats.
La seva activitat en l'ensenyament i en la investigació va ser imparable. Va ser Professor d'Investigació del Consell Superior d'Investigacions Científiques (1971-1985), va exercir els càrrecs de cap de la Secció de Química Orgànica Física (1952-1971), director de l'Institut de Química Orgànica Aplicada (1971-1985), i director d'investigació patrocinades per l'Office of Aerospace Research del govern nord-americà (1958-1973) i pel Fons Nacional per a la Investigació Científica i Tècnica (1972-1984) dins del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC).
Va ser també membre del comitè espanyol de la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (1969), membre dels comitès científics dels simposis internacionals sobre Radicals Orgànics celebrats a Ann Arbor (Michigan, EUA, 1966), Sirmione (Itàlia, 1974), en Aix-en-Provence (França, 1978) i en Obermayerhofen (Sebersdorf, Àustria, 1992). Va ser, respectivament, president i vicepresident del Tercer i del Quart "Simposi Internacional sobre Composts Polihalogenats" (Barcelona, 1973, Birmingham, 1975) i President del Comitè Científic de la Fundación Osborne per a la Defensa de la Natura (1973-1979).
Els reconeixements al seu treball no van tardar a arribar. El 1969 va ser escollit acadèmic corresponent de la Reial Acadèmia de Ciències Exactes, Físiques i Naturals de Madrid, i el 1980, acadèmic numerari de la Reial Acadèmia de Ciències i Arts de Barcelona. Conferenciant en universitats, instituts politècnics i empreses multinacionals a Espanya, Alemanya, Aràbia Saudita, Àustria, Bèlgica, el Brasil, el Canadà, els Estats Units d'Amèrica, França, Alemanya, Polònia, el Regne Unit i Suècia. L'any 1982 va ser guardonat amb el Premi Príncep d'Astúries en Investigació Científica i Tècnica.
Va morir a l'edat de 84 anys a la seva ciutat natal, Barcelona.