物理学上作出的最大贡献是关于光学，特别是光的波动性质的研究。1801年他进行了着名的杨氏双缝实验，证明光以波动形式存在，而不是牛顿所想象的光粒子（Corpuscles）。二十世纪初物理学家将杨格的双缝实验结果和爱因斯坦的光量子假说结合起来，提出了光的波粒二象性，后来又被德布罗意利用量子力学引申到所有粒子上。
杨氏模量.他最早作出杨氏模量的明确定义，杨氏模量是材料力学中的名词，用来测量一个固体物质的弹性；并且他认识到“剪应变”也是一种弹性形变。
视觉和颜色.