Первый русский учёный-естествоиспытатель. Энциклопедист, физик, химик, астроном, географ, приборостроитель, металлург, геолог, поэт, филолог, художник, историограф, генеалог. Основоположник физической химии и научного мореплавания, заложил основы науки о стекле.
- разработал атомарно-молекулярную теорию;
- заложил основы развития физической химии;
- сформулировал закон сохранения энергии;
- в области физики написал важные работы по оптике, электричеству, гравитации, физике атмосферы;
- открыл атмосферу на Венере;
- разработал учение о земной коре и ее развитии.
- разработал технологию получения цветного стекла;
- создавал оптические и навигационные приборы;
- разработал проект географического атласа;
- предсказал открытие Арктики.