Il fut le véritable créateur de la théorie atomique. Supposant que chaque corps pur est formé d'atomes tous identiques, il expliqua les lois pondérales des combinaisons chimiques, puis étudia la compressibilité des mélanges gazeux et énonça, en 1801, la loi d'addition des pressions partielles. Il étudia sur lui-même le trouble de la vue connu aujourd'hui sous le nom de dyschromatopsie, ou daltonisme.
