分解法得到的氮气与从空气中提取到的“氮气”具有不同的密度。瑞利与拉姆齐讨论后决定共同探索这一现象的原因。他们立即在各自的实验室里对此展开研究，并几乎每天保持联络，互相通报工作的进展情况。同年8月，拉姆齐和瑞利宣布发现氩元素。1895年，他从钇铀矿中分离出氦，证明了这种之前仅被法国天文学家皮埃尔·让森在太阳光谱中观测到的元素在地球上也存在。随后的几年，拉姆齐又相继发现了氖、氪和氙。1903年，他与弗雷德里克·索迪合作在镭放射中探测到氦。1910年，他与一起分离出氡，并测定其密度为已知气体中最高。1904年