Investigà les terres rares, i reeixí a descompondre el didimi, aïllat per Mosander i fins llavors considerat com un element, en els seus components neodimi i praseodimi. El 1907, al mateix temps que el químic francès Urbain, demostrà que la substància fins aleshores anomenada iterbi era una mescla de luteci i d’iterbi. El 1895 ideà, per a l’enllumenat de gas, la camiseta d’òxid de tori que porta el seu nom, i introduí el filament d’osmi i de tungstè en les bombetes.