В 1965 г. Г. А. Гончаровым были получены теоретические результаты, которые явились основой нового направления конструирования термоядерных зарядов и позволили поднять характеристики отечественного термоядерного оружия на существенно более высокий уровень. Созданный в рамках работ по этому направлению термоядерный заряд мегатонного класса был успешно испытан в 1966 г. в штольне на Новоземельском полигоне и стал первым серийным зарядом нового поколения. При активном участии Г. А. Гончарова успех 1966 г. был развит в испытаниях 1970 г. и последующих пет. Испытанные заряды были переданы в серийное производство и на вооружение и во многом определили облик стратегических термоядерных вооружений СССР сухопутного и морского базирования. В 1971 г. Герману Арсеньевичу Гончарову за эти работы - “за большие заслуги в выполнении пятилетнего плана по выпуску специальной продукции, внедрение новой техники и передовой технологии” - было присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали “Серп и Молот” (Указ Президиума Верховного Совета СССР от 26 апреля 1971 г.).
С 1967 г. Г. А. Гончаров участвовал в работах по конструированию и расчетно-теоретическому обоснованию термоядерных зарядов, будучи уже начальником отдела теоретического отделения. В этой должности он проработал более 35 лет. В настоящее время он главный научный сотрудник РФЯЦ-ВНИИЭФ.
В отделе Г. А. Гончарова под его руководством и при его непосредственном творческом участии наряду с другими разработками был создан и расчетно-теоретически обоснован новый высокоэффективный термоядерный заряд. Заряд был успешно испытан в 1983 г. Его модификации были в последующие годы переданы в серийное производство и на вооружение в составе ракетных комплексов стратегического и тактического назначения и составляют в настоящее время основу сухопутных стратегических Вооруженных Сил России. За эти работы Г. А. Гончарову в 2003 г. была присуждена Государственная премия Российской Федерации.
Будучи непосредственным участником воздушных и подземных ядерных испытаний, Г. А. Гончаров в период 1955-1983 гг. в составе 10 экспедиций института выезжал на Семипалатинский, Новоземельский полигоны и на площадку “Азгир”. В большинстве этих экспедиций он был заместителем руководителя испытаний по научным вопросам или членом Государственной комиссии.
За годы работы в РФЯЦ-ВНИИЭФ Г. А. Гончаров стал ученым высшей квалификации, внесшим большой вклад в науку о ядерном оружии. В 1964 г. ему была присуждена ученая степень кандидата физико-математических наук, в 1973 г. - доктора физико-математических наук, в 1995 г. он был утвержден в звании профессора по специальности “теоретическая физика”. В 1998 г. был избран членом-корреспондентом, а в 2000 г. - действительным членом Российской академии естественных наук.
Список трудов Г. А. Гончарова включает 550 научных отчетов, свыше 25 опубликованных статей и 10 авторских свидетельств на изобретения. В течение многих лет Г. А. Гончаров был членом советов по присуждению ученых степеней, работал в научно-технических советах и секциях советов разных уровней. В настоящее время он почетный член Совета по ядерному оружию Федерального агентства по атомной энергии (НТС-2).
Перечисленные выше награды (орден Трудового Красного Знамени, звания Героя Социалистического Труда, лауреата Ленинской премии и Государственной премии Российской Федерации) не исчерпывают отличий, которых удостоен Г. А. Гончаров. В 1970 г. он был награжден медалью “За доблестный труд. В ознаменование 100-летия со дня рождения В. И. Ленина”, в 1985 г. - медалью “Ветеран труда”. В 1985 г. ему был вручен знак “Изобретатель СССР”.
В 1992 г. Федерация космонавтики Российской Федерации наградила его медалью им. академика В. П. Макеева. В 1996 г. был награжден медалью “300 лет Российскому флоту”. В этом же году Г. А. Гончарову присвоено звание “Почетный ветеран РФЯЦ-ВНИИЭФ”, в 1999 г. - звание “Заслуженный деятель науки Российской Федерации” и звание “Ветеран атомной энергетики и промышленности”.