Научные работы в области химии относятся к неорганической химии и электрохимии, основоположником которой он является. Открыл опьяняющее и обезболивающее действие закиси азота и определил ее состав. Изучал электролиз воды и подтвердил факт разложения ее на водород и кислород. Путем электролиза солей и щелочей получил калий, натрий, барий, кальций, амальгаму стронция и магний.

Подтвердил элементарную природу хлора. Независимо от П. Л. Дюлонга создал водородную теорию кислот.

Одновременно с Гей-Люссаком доказал элементарную природу йода. Сконструировал безопасную рудничную лампу. Открыл каталитическое действие платины и палладия. Также получил металлический литий.