以其电子对共价键理论、路易斯结构表示法而最为知名，此外他也是化学热力学的建立者之一。 他成功地为热力学、光化学和同位素分离做出了贡献，也因其酸和碱的概念而闻名。 路易斯也从事相对论及量子物理的研究，并于1926年命名了“光子（photon）”，用以表示电磁辐射能的最小单位。吉尔伯特·路易斯是美国国家科学院院士、英国皇家学会外籍院士，曾获得41次诺贝尔化学奖提名却从未获奖，成为诺贝尔奖历史上的巨大争议之一。 另一方面，路易斯在伯克利任教期间培养、影响了包括哈罗德·尤里（1934年诺贝尔奖）、威廉·吉奥克（