Антон Карлович с блеском защитил докторскую диссертацию. В рамках курчатовского «Уранового проекта» Вальтер возглавлял работы по изучению-ядерных свойств материалов и измерению ядерных констант. Полученные результаты позволили как минимум на год ускорить создание первой советской атомной бомбы.
С 1945 года Вальтер заведовал одним из отделов УФТИ, руководил постановкой экспериментов по физике ядра и элементарных частиц. Ему принадлежит огромное количество научных работ, включая несколько монографий, которые посвящены физике диэлектриков и полупроводников, технике высоких напряжений, физике и технике вакуума, физике высоких энергий.
Особое место в научном наследии Вальтера занимают исследования, ориентированные на создание высоковольтных ускорителей. Он, по сути, стал отцом и хозяином ряда мощнейших установок. Крупнейшей подобной установкой, сооружением которой руководил Вальтер, стал линейный ускоритель электронов на 2 млрд эВ (он был долгое время самым большим в мире). Ускоритель был построен в харьковском поселке Пятихатки в 1965 году (в год смерти Вальтера).
Антон Карлович не раз отмечался высокими наградами. В частности Государственной премией СССР, а в 1951 году он стал действительным членом Академии наук УССР.
Научную деятельность Вальтер совмещал с педагогической – читал лекции в государственном университете и на инженерно-физическом факультете политехнического института. В университете Вальтер стал профессором уже в 1937 году. В 1946 году в ХГУ по его инициативе была создана кафедра экспериментальной ядерной физики, которой он заведовал до конца жизни. В 50-е годы Синельников и Вальтер добились организации физико-технического факультета. Антон Карлович прочитал целый ряд курсов. Он любил работать с молодежью. Естественно, что многие его студенты впоследствии работали в УФТИ. Вальтер – создатель школы физиков-ядерщиков.
Академик Вальтер был известен харьковчанам не только своими научными достижениями, но и как неординарный, чудаковатый человек. О нем до сих пор ходит множество анекдотов. Невысокого роста, довольно плотный, академик ходил в украинской сорочке-вышиванке, с тростью. В холодное время года он надевал затасканную кожаную куртку. Не носил головного убора и пальто. Он был известен как спортсмен – еще и в пятьдесят прыгал в воду с вышки, бегал, ходил на лыжах. В молодости занимался альпинизмом. При этом Вальтер был энциклопедически образованным человеком, тонким знатоком литературы, любил читать стихи наизусть.
Кроме того, его знали как большого любителя пива, рассказывали, что «перепить» Вальтера практически невозможно. В день получки или гонорара за статью Антон Карлович якобы собирал по ходу своего движения в пивную вокруг себя толпу любителей пива (знавших о странностях ученого) и шел с ними затем по всем «ганделикам», угощая малознакомых людей. Условие было одно – не пропускать тостов. Постепенно к позднему вечеру
