后，莫瓦桑继续在巴黎药学院从事研究工作，其研究课题是自然铁，他经过实验验证了自然铁是高度分散的金属铁，否定了此前德国化学家提出的自然铁是氧化亚铁的理论，由于莫瓦桑在这一领域的出色工作，1879年莫瓦桑被任命为巴黎药学院实验室主任，不久后获得巴黎大学授予的博士学位。
制备氟单质.制备单质氟是莫瓦桑一生中最重要的工作之一，正是这项出色的工作使他获得了1906年的诺贝尔化学奖。制备单质氟是化学史上最困难的工作之一，1810年，法国化学家安培第一次提出氟这种元素的存在。在此后的76年中，戴