究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，并由此得到了能量守恒定律，并在最终推导出热力学第一定律。而国际单位制导出单位中，能量的单位之一——焦耳，就是以他的名字命名。他和开尔文合作发展了温度的绝对尺度。他还观测过磁致伸缩效应，借而发现了导体电阻、通过导体电流及其产生热能之间的关系，也就是常称的焦耳定律。
早年.焦耳生于英格兰北部曼彻斯特城的郊外索尔福德，他的父亲是本杰明·焦耳（Benjamin Joule，1784-1858），一个富有的酿酒师，他的母亲为爱丽丝·普雷斯科特·焦耳（