Il isola l'hydrogène en 1766, fit la première analyse précise de l'air, réalisa la synthèse de l'eau et combina l'azote et l'oxygène par action des étincelles électriques. En 1798, il mesura, à l'aide de la balance de torsion, la constante d'attraction universelle et en déduisit la densité moyenne de la Terre. Créateur, avec Coulomb, de l'électrostatique quantitative, il montra que l'action électrique est nulle à l'intérieur d'un conducteur chargé ; il introduisit la notion de potentiel et pressentit l'existence des résistances et l'expression de la loi d'Ohm.
