Hatchetts arbeid med kjemi skjedde stort sett i tiårsperioden mellom 1796 og 1806. I 1796 publiserte han "An analysis of the Corinthian molybdate of lead", og løste en tvist om mineralets natur. I 1797 ble han valgt til medlem av The Royal Society, hovedsakelig som et resultat av dette arbeidet. I mer enn 20 tilleggsartikler tok han for seg kjemien til mineraler, harpikser og naturlige produkter. I 1800 kan Hatchett ha åpnet et lite kjemisk verk i Chiswick i London. Hatchett utviklet en samling på over 7000 mineraler, som han solgte til British Museum i London i 1799. Han gikk med på å organisere museets mineralsamling, men beholdt retten til å fjerne og analysere deler av noen av prøvene. Etter at faren døde i 1807 tok Hatchett over vognfirmaet hans og sluttet med den kjemiske forskningen.