Entre els seus treballs d’astronomia destaca una teoria sobre l’origen del sistema solar, basada en la teoria de Kant (cosmogonia) i coneguda com a hipòtesi de Kant-Laplace. També investigà la trajectòria dels planetes i l’estabilitat del sistema solar. Reuní en un tractat titulat Mécanique céleste (1798-1825) tots els treballs de Newton, Halley, Clairaut, D’Alembert i Euler sobre les conseqüències del principi de gravitació universal. En el camp de les matemàtiques publicà, el 1812, un important tractat sobre el càlcul de probabilitats, Théorie analytique des probabilités. En física, deduí la fórmula de les transformacions adiabàtiques d’un gas, desenvolupà una teoria general de la capil·laritat i formulà dues lleis de l’electromagnetisme.