ヴァイスマンの想定した生殖質は同時に発生の原理の説明という側面を持っていた。彼によると、生殖質には体の様々な形質を決定する決定因子デテルミナントが含まれている。生殖細胞の分裂ではこれらはすべて等しく受け継がれるが、卵割の場合には、これらが次第に分割され、個々の細胞はそれに応じて分化の可能性を失い、最終的にはある決まった性質の細胞となるのが発生の仕組みであるとする。この説は実験発生学の発展を支えた。たとえばその創始者であるヴィルヘルム・ルーは二細胞期に片方の細胞を焼き殺して半胚を得たが、これをヴァイスマンの説を証明するものと判断した。これは後に誤りであることが判明するが、そのためには様々な実験が繰り返された。結果的にはこの説はこの方向からは否定される。
ヴァイスマンは限られた細胞学の知識と、全体的に言えば間違っている部分が多かった生殖質論を基礎に研究を行った。彼は1,500匹のマウスの尾を20世代にわたって切除し、ラマルク遺伝が存在しないことを「証明した」と現代のテキストでもしばしば引用される。実際には「人工的に切除した親から生まれた5世代901匹の子どもたちはみな尾やその他の器官に何の異常も認められなかった」と述べている。ヴァイスマンは自身の実験の限界に気付いており、親の欠損を受け継ぐ子孫がいるという主張があったために実験に乗り出したのだと明らかにしている。彼は尾を人工的に切除された親が子に影響を与えるという主張を支持する証拠がないと述べた。しかしラマルクや当時の他のラマルク主義者が要求したのは必要性や意思、意思を通して得られる特徴の遺伝や環境である。ヴァイスマンの実験はこれらとは関係がなかった。哲学者アンリ・ベルクソンは1944年に著書『Creative evolution』でヴァイスマンの実験に対して、ラマルキズムが否定されていないことを解説した。オーストラリアの免疫学者テッド・スティールはヴァイスマンの結論に異議を唱えた。これはネオ・ラマルキズムと呼ばれている。
ヴァイスマンはウニの卵の発生を研究し、観察した二つの異なる細胞分裂を「赤道分裂」と「減数分裂」と名付けた。彼の生殖質論は多細胞生物が遺伝によって伝えることのできる情報を持つ生殖細胞と、身体の機能を実行する体細胞からなると主張する。生殖細胞は個体の生涯の間に起こる環境の変化、学習、形態上の変化いずれの影響も受けない。これらの変化は毎世代ごとに失われる。そして父親の遺伝情報と母親の遺伝情報は融合せず、減数分裂によってまた二つに分けられる。この明確な粒子遺伝の仮定は、カール・エーリヒ・コレンスによれば、メンデル遺伝学の基礎となった。
ヴァイスマンはチャールズ・ダーウィンをはじめとした他の19世紀の科学者の多くと同じように、観察される一つの種の個体の変異はダーウィンの用語の「毛変わり（Sports, 突発的な個体変異）」の遺伝の結果だと考えるところからスタートした。1876年の著作では彼は種の変化が環境の変化の直接の結果だと考えた。彼はこう書いた。「もしあらゆる変異が外部の状態への反応であるなら、発生の系統からの遺伝の逸脱として、進化は環境の変化無しには起きないはずである」。これは結果的に現在の進化の概念に近い。しかしヴァイスマンも器官の用不用という古典的なラマルク主義のメタファーを使用した。またこの時期には反復説を完全に受け入れており、昆虫の幼虫の模様を系統発生が歪んで現れたものとして説明した。しかし1882年後半にはこれを選択の結果として説明し直した。種分化に関する議論では、地理的隔離が不要で同所的種分化は起きえると主張していた。ヴァイスマンは個体変異と地理的変種を区別しなかったために、多型の存在（性的二型でさえ）を同所的種分化の根拠と見なした。目的論的進化観についての議論では、生気論と定向進化説を経験的に証明不可能であるとして反対した。
1868年にフライブルク大学で就任講義にダーウィニズムを選んだときから、この理論を非常に重要なものと見なしていた。彼が進化の分野に踏み込んだときに最初に取り組んだのは、代替理論としてのキリスト教の創造論であり、著作『ダーウィン理論の擁護に関して』では、創造説と進化論を比較した。そして、多くの生物学的現象が進化論の枠組みの中には綺麗に収まるが、創造の結果であるとするなら多くが謎のまま残されると結論づけた。続いてヴァイスマンは進化を天文学の原理的な仮定（例えば地動説）と同じように、事実であると認める。遺伝メカニズムと遺伝が進化に果たす役割についてヴァイスマンの姿勢は幾度かかわった。
広島県高須地区にある民家の応接間の壁裏に残っていた黒い雨の跡（白壁に上から墨滴を流したような黒い線）を分析した結果、炭素・珪素・鉄、そして原爆由来のウランが主な成分として検出されたことが、1986年1月17日に日本放送協会（NHK）が放映（製作：NHK長崎放送局）した番組の中で報告された。番組内では特に鉄分について、爆発時の熱によって蒸発した広島市内の鉄構造物によるものだけではなく、爆弾そのものの鉄分である可能性についても言及している。なお、この雨の跡からは、セシウム137（半減期30年）が微量検出されており、富士フイルム製の高感度フィルムにより微弱ながら放射線も確認できた（その他の現存する黒い雨の跡では世界各地の核実験で放出された放射性降下物に汚染されたことにより黒い雨だという確証が得られなかったが、上記の雨の跡は増築された壁に守られていた）。この壁の一部は、アメリカの核実験では観測できなかった黒い雨の唯一の物証としてオークリッジ国立研究所にも提供されており、核の冬の研究に生かされた。放射線の作用として水が黒くなるわけではないため、原子爆弾が投下された地域の建造物にアスファルトやコンクリートが多用されていた場合、それらの粉塵によって雨が白く見える可能性もある。