Sus experimentos y su cuestionamiento de la física contribuyeron a los grandes avances que se produjeron en el siglo XIX en el campo de la termodinámica. Formuló también, la hipótesis mecánica sobre la naturaleza del calor, demostró la conversión del trabajo mecánico en calor.

el "padre de la termodinámica ", publicó en 1824 Reflexiones sobre la energía motriz del fuego, un discurso sobre la eficiencia térmica, la energía, la energía motriz y el motor, marcando el inicio de la termodinámica como ciencia moderna.

Desarrolló el llamado "teorema del calor", según el cual la entropía de una materia tiende a anularse cuando su temperatura se aproxima al cero absoluto, y que constituye la tercera ley de la termodinámica