在1913年至1914年间对于原子序数Z在原子理论里的角色给出重大贡献，他利用X射线衍射技术来测量从物质发射出的K-α线，并且给出K-α线的频率与原子序数Z之间的关系方程。使用这关系关系方程，他可以对于每一个已知元素确切地给出它的原子序数Z，因此解决钴和镍在週期表的排列方面的困惑，并且证实范登布鲁克的推测正确无误。对于各种可被实验检试的元素，莫塞莱使用玻尔模型计算出来的X射线频率与实验结果相符合，他还利用玻尔模型对于他的关系方程做解释，这些都证实了玻尔模型的正确性。这个方程现在叫作“莫塞莱定律”。莫塞莱