I sin videre utforskning av egenskapene til den elektriske strømmen, gjennomførte han i perioden 1832–1834 en serie eksperimenter hvor han førte strøm gjennom mange forskjellige oppløsninger av kjemikalier. Han oppdaget da at han kunne skille ut forskjellige elementer fra bundne, kjemiske forbindelser. Dette kalles i dag for elektrolyse. Han formulerte sin observasjoner i to elektrolytiske lover som senere har spilt en viktig rolle i forståelsen av elektrisiteten samt praktisk bruk av prosessen. De viste for første gang en nær sammenheng mellom kjemisk energi og elektrisk arbeid.