On lui doit de très nombreux travaux en mathématiques pures, principalement en analyse, ainsi qu'en calcul des probabilités, en mécanique céleste et en physique. Il effectua, avec Lavoisier, les premières mesures calorimétriques relatives aux chaleurs spécifiques et aux réactions chimiques (1780). Il conçut une théorie générale de la capillarité et formula les deux lois élémentaires de l'électromagnétisme. Dans son Exposition du système du monde (1796), il développa une hypothèse cosmogonique, toujours admise, selon laquelle le système solaire serait issu d'une nébuleuse en rotation.
