Innen kjemien utførte han undersøkelser vedrørende ammoniakaliske krom- og platinaforeninger og over naftalinderivat, publisert i Vetenskapsakademiens og Vetenskapssocieteten i Uppsalas publikasjoner. Hans forskningsresultater angående naftalinderivatene fikk grunnleggende betydning for kjennskapen til en del tjærefargestoffer. Mest betydelige var hans mange og omfattende undersøkelser av de sjeldne jordartsmetaller. Han oppdaget grunnstoffene holmium og thulium i 1879. Han var også – sammen med Abraham Langlet – den første til å bestemme grunnstoffet heliums atomvekt.