Estudià els gasos, i la termodinàmica i la teoria cinètica, camp en què aportà conclusions bàsiques que contribuïren al perfeccionament de les teories existents. És especialment notable la seva equació d’estat que suposa una aproximació més al comportament dels gasos reals enfront de la coneguda equació dels gasos perfectes. Estudià també la capil·laritat, la continuïtat dels líquids i els gasos, la dissociació electrolítica, les forces atòmiques, etc. El 1910 rebé el premi Nobel de física.