Sus estudios dejaron como fruto el descubrimiento del oxígeno y el nitrógeno en 1772-1773, lo que fue completamente descrito en su único libro "Chemische Abhandlung von der Luft und der Feuer" ("Tratado químico del aire y del fuego") publicado en 1777, cediendo parte de su fama a Joseph Priestley, quien lo descubrió independientemente en 1774.