验室中，给吕萨克的第一项重要研究就是气体的热膨胀效应。1802 年，他证明任何气体当升高相同温度时，体积会膨胀相同的比例，即任何气体都具有相同的热膨胀系数。他以细腻烦琐的方法，正式揭示出定量气体在定压下气体体积与温度间的关系。此外，这个关系在半世纪后，由英国物理学家克尔文爵士确立了其热力学意义，制定了新的温标绝对温度。其实给吕萨克的这个发现，早在 1787 年查理即已知道，只是当时没有发表，也未引起世人注意，直到给吕萨克重新提出，才普遍得到重视，早年都称「查理定律」，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为「查理-盖