Научная деятельность Г.-Люссака поражает своею обширностью и разносторонностью. В физике, химии минеральной, органической и техн. Г. оставил капитальнейшие исследования. Он находил простые соотношения и точные результаты там, где многим это не удавалось. величайшую важность представляет открытый им закон простых отношений объемов химического соединения и составных частей в газообразном состоянии. Исследования над расширением газов от теплоты, над плотностью паров (для чего он впервые построил соответствующие аппараты), над теплоемкостью газов, над расширением жидкостей, над капиллярным поднятием (построил впервые катетометр), над испарением и распространением паров в газах, магнитные наблюдения — составили Г.-Люссаку славу замечательного физика. Классическим образчиком хим. исследования в обл. минеральной химии является и поныне исследование йода и его соединений, впервые Г.-Люссаком произведенное. Г.-Люссак произвел также обширный ряд исследований соединений хлора (впервые выделил хлорную кислоту), кислородных соединений серы (впервые получил вместе с Вельтером дитионовую кислоту), сернистого водорода, серной печени, кислородных соединений азота. Вместе с Тейлором изучая хим. действия сильной батареи, Г.Люссак нашел способ получать щелочные металлы в значительных количествах. Благодаря этому способу, авторы могли испытать действие калия и натрия на множество веществ и впервые получили бор. В области соединений углерода работы Г.-Л. открывают новый метод их изучения. Он открыл циан (синерод, азотистый углерод), получил впервые чистую синильную кислоту, определил ее состав и, исследовав многие соединения синерода, раскрыл их истинную природу. Эти исследования впервые дали образчик сложной группы (CN), сходной с простыми телами (галоидами), образующей своеобразный ряд соединений и способной существовать отдельно. Отсюда родилось понятие о радикале (сложной группе), которое составляет основано современного учения о строении углеродистых соединений. Работы над образованием эфиров, над брожением, над исследованием серновинной кислоты, винной кислоты и другие увеличили запас сведений об этих предметах. Вместе с Либихом Г.-Л. открыл гремучую кислоту, получившую впоследствии такое важное значение в пиротехнике. Эта же работа послужила поводом к усовершенствованию анализа органических соединений. Но особенное значение в вопросе о составе органических соединений имел открытый Г.-Л. закон объемных отношений в газообразном состоянии. Г.-Л. показал, как можно контролировать данные анализа, опираясь на этот закон и зная плотность пара исследуемого соединения. Чрезвычайно важные услуги оказал Г.-Л. технике усовершенствованием в фабрикации серной кислоты, исследованием селитры и пороха, особенно же изобретением простых и точных аналитических методов для определения достоинства сырых материалов и продуктов техники. Благодаря введенной им колонне (башня Г.-Л.), фабрикация серной кислоты сделалась гораздо экономичнее и заводы серной кислоты перестали отравлять воздух вредными газами. Г.-Л. придумал методы алкалиметрии, ацидиметрии и хлорометрии. Его объемный способ определения серебра и теперь применяется во всех монетных дворах. Работы его дали могучий толчок химии, возбудив интерес к отысканию точных количественных отношений, управляющих химическими явлениями. Труды Г.-Л. помещены большею частью в «Annales de chimie et de physique», которые он с 1815 по 1850 г. издавал в сообществе с Араго. Много отчетов об исследованиях Г.-Л. помещено в «Comptes Rendus» парижской акад.. Отдельные издания: «Memoires sur l'analyse de l'air atmospherique» (1804, вместе с Гумбольдтом), «Recherches physicochimiques faites sur la pile» (1811, вместе с Тенаром), «Instruction pour l'usage de l'alcoolometre centesimal» (1824), «Instruction sur l'essai de chlorure de chaux» (1824), «Instruction sur l'essai des matieres d'rgent par voi humide» (1833), «Cours de physique» (1827), и «Lecons de chimie» (1828).