查普曼与一些德国地球物理学家间的关系（如厄特尔、巴特尔斯和阿·施密特）。查普曼最出色的数学造诣是在随机过程领域，尤其是马尔可夫过程。在他对马尔可夫随机过程及其概括的研究中,查普曼和俄国安德雷·柯尔莫哥洛夫各自在该领域独立开发出了关键方程式-查普曼-科尔莫戈罗夫等式。查普曼被认为是在1930年率先对行臭氧层光化学机制进行研究之人。查普曼也被公认为是日地物理学先驱之一，这方面的兴趣源于他早期对气体的分子运动理论的研究。他还研究过磁暴和极光，发展出通过地磁场与太阳风之间相互作用的关系来解释它们的理论。他曾