Il compara, en 1850, les vitesses de la lumière dans le vide, dans l'air et dans divers milieux transparents. Il montra l'existence des courants induits (dits courants de Foucault) dans les masses métalliques et mit en évidence le mouvement de rotation de la Terre grâce à sa fameuse expérience du pendule suspendu à la coupole du Panthéon. Il inventa le gyroscope (1852) et préconisa l'emploi de miroirs paraboliques de verre argenté pour les télescopes.
