Проводил экспериментальные исследования в области электрических и магнитных явлений, теплоты. Выполнил ряд экспериментов с лейденской банкой (1757). Наблюдал (1758) поляризацию диэлектриков. Создал (1766) первую карту магнитного наклонения. В 1772 повторил опыты Г.В.Рихмана и проверил формулу для температуры смеси. Выполнил первые измерерния теплоемкостей твердых тел (1772). Предложил два метода измерения теплоемкости - метод смешивания и метод, основанный на растоплении льда исследуемым горячим телом. Ввел понятие "водяной эквивалент". Способствовал созданию правильных представлений о физическом смысле калориметрических понятий. Независимо от А. Бругманса выдвинул (1778) двухжидкостную гипотезу магнетизма.