Féu estudis i investigacions sobre meteorologia, metodologia estadística, antropologia, psicotècnia i herència biològica, especialment dels caràcters físics i psíquics de l’home, i creà l'eugenèsia. Establí l’anomenada ogiva de Galton, corba representativa de la funció de repartició de la llei de probabilitat normal. Les seves obres més importants són Hereditary Genius (1860), Natural Inheritance (1889) i Essays in Eugenics (1909).