詹姆斯·杜瓦提出了几种苯（化学式为C6H6）的结构设想，他认为最合理的结构就是凯库勒之前提出的。之后科学家发现了苯的一种同分异构体，把它以杜瓦命名，称作杜瓦苯，有趣的是，杜瓦苯的结构并不在杜瓦所提出的几种结构中。1875年他成为剑桥大学教授，是剑桥大学彼得学院的一员。他和乔治·道宁·利维因（George Downing Liveing）合作，通过光谱来分析物质的组成。期间与诺曼·洛克尔就太阳的组成发生了争论。1877年他成为英国皇家学会会员。
气体液化.他主要的工作是在气体液化