Специалист в области энергетики, автор свыше 330 научных трудов, из них 180 изобретений.

Основная его деятельность связанна с разработкой мощных жидкостных ракетных двигателей и непрерывных химических лазеров в НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко, которое он возглавлял с марта 1991 года в течении 14 лет до 2005 года в качестве Генерального директора и Генерального конструктора, с 2005 года по 2008 год в качестве Генерального конструктора, в настоящее время является директором Научно-образовательного центра «Энергофизические системы» МАИ.

Он заведует кафедрой «Физико-энергетические установки» в МАИ, является председателем Ученого совета по защите диссертаций, членом редколлегий ряда научно-технических журналов.

Является председателем секции «Инженерные и технические науки» Совета по грантам Президента РФ и членом Научного совета по Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Экономика и социология знания».

Большой вклад внёс в создание мощных непрерывных химических лазеров. Им разработаны основы конструирования указанных лазеров, и на руководимой им кафедре готовятся инженеры-конструкторы и исследователи ЖРД и лазеров.

При его непосредственном участии была заложена основа создания высокоэффективных ЖРД, ярким представителем которых является двигатель РД-253 для ракеты-носителя «Протон». Этот двигатель, эксплуатирующийся с 1965 года, и сегодня является непревзойдённым в своём классе в мировой практике двигателестроения.

При его участии впервые в мире была разработана предельно замкнутая схема мощного ЖРД, включающая газификацию в газогенераторах обоих компонентов топлива. Эти работы намного опередили свое время.

Одно из его важнейших изобретений – антипульсационные перегородки из специальных форсунок для камер сгорания ЖРД – решило серьезнейшую проблему обеспечения устойчивого горения в них компонентов топлива при высоких давлениях. Это изобретение внедрено сегодня в самых современных двигателях НПО «Энергомаш» РД-107, РД-108, РД-120, РД-170, РД-171, РД-180,
РД-191, для ракет-носителей «Союз», «Зенит», «Энергия», «Атлас», «Ангара», что обеспечило их высокую надёжность.

Большим достижением отечественного ЖРД-строения является разработка под руководством Б. И. Каторгина новейшего двигателя РД-180, который был представлен в США на конкурс по выбору ЖРД для модернизации ракеты-носителя «Атлас», и победил в этом конкурсе.

РД-180 был создан в предельно короткие сроки. На сегодня США закупило 52 двигателя из 101 заказанных, из которых 29 уже использованы в успешных запусках «Атласа».

Двигатель признан американскими специалистами лучшим в мире по всем главным характеристикам: энергетическим, эксплуатационным, надежности, что подтвердило мировое лидерство НПО «Энергомаш» в создании ЖРД.

Премии и награды

•‎ Премия Правительства РФ (1996, 2012, 2016).
•‎ Государственная премия РФ в области науки и техники (2002).
•‎ Почётное звание «Заслуженный деятель науки РФ» (2001).
•‎ Орден «Знак Почёта«» (1971).
•‎ Орден «За заслуги перед Отечеством» III степени (1996).
•‎ Международная энергетическая премия «Глобальная энергия» (2012).
•‎ Почётная грамота Правительства РФ (2004).
•‎ Благодарность Президента РФ (2005). 
•‎ Орден «Князя Ярослава Мудрого» (Украина, 2004).
•‎ Звание «Почётный гражданин Московской области».
•‎ Звание «Почётный гражданин города Химки».