Il imagina en 1859 le concept de « corps noir », corps capable d'absorber intégralement les radiations qu'il reçoit. Il perfectionna le spectroscope, créa, avec Bunsen, l'analyse spectrale et découvrit le césium et le rubidium. En optique, il développa la théorie ondulatoire de Fresnel et, en électricité, énonça des lois applicables aux courants dérivés. (circuit.)