Il découvrit, en 1802, la loi de la dilatation des gaz. En 1804, il fit deux ascensions en ballon pour étudier le magnétisme terrestre. Il énonça les lois de la combinaison des gaz en volume. Avec Thenard, il montra que le chlore est un corps simple. Il découvrit le bore, étudia l'iode et isola le cyanogène.
