衡理论的诞生，开启了现代溶液理论，并纠正了电化学的错误理论。此外，他还提出了吉布斯相律：其中，formula_19是系统的自由度，formula_20为系统的独立组元数，formula_21为相态数目。吉布斯相律被广泛应用于冶金学、矿物学、岩石学等等学术领域，在理论化学里更是妙用无穷。
统计力学.吉布斯与詹姆斯·麦克斯韦及路德维希·玻尔兹曼共同创建了统计力学理论。“统计力学”这个术语也是由他创造的。统计力学旨在利用统计方法从大量微观粒子的运动角度得到对于宏观的热力学现象