Wissenschaftlich hat sich Prof. Dr. Dr. Hess ab 1977 zunächst befasst mit Themen der mathematischen und medizinischen Statistik und Informatik, ab 1984 mit der rasch fortschreitenden digitalen Bildgebung – insbesondere im Ultraschall und in der Magnetresonanztomographie. Dabei nutzte seine Arbeitsgruppe die neuen Möglichkeiten, die die in Göttingen 1985 entwickelten schnellen „FLASH“ Sequenzen boten. Ab 1988 wurden diese Erkenntnisse sowie die dynamische Entwicklung Computer-gestützter Strahlführung in der Strahlentherapie mit neuen Zielvolumenkonzepten umgesetzt. Zunächst in Tübingen, ab 1994 in Göttingen, wurden unter strikter Anwendung mathematischer, physikalischer und strahlenbiologischer Erkenntnisse hoch präzise bildgestützte und intensitätsmodulierte Verfahren entwickelt. Diese führten zu einer besseren Wirksamkeit und insbesondere zu einer viel besseren Verträglichkeit. Sie wurden konsequent integriert in Evidenz-basierte Gesamtkonzepte mit operativen und medikamentösen Behandlungen. Fast 200 Publikationen sind aus seinen wissenschaftlichen Aktivitäten insgesamt hervorgegangen.