Njegova istraživanja obuhvaćala su astrofiziku, prijenos topline i zemaljski magnetizam.
Ključni doprinos dao je formulacijom zakona apsorpcije, kojim objašnjava odnos između emisije i apsorpcije spektra zagrijanih plinova.
Proučavanjem Sunčeva spektra otkrio je prisutnost vodika u Sunčevoj atmosferi te istraživao spektar polarne svjetlosti.
Po njemu je nazvana jedinica koja se koristi za mjerenje valnih duljina svjetlosti i u kristalografiji.
Za svoj znanstveni rad primio je medalju Kraljevskog društva, a njegovu ostavštinu obilježava ime kratera na Mjesecu i znanstvenog laboratorija u Uppsali.