Han ble første gang kjent da han i 1850-årene utførte studier vedrørende diamagnetisme. Senere gjorde han oppdagelser innenfor infrarød stråling, og dette sett i sammenheng med de fysiske egenskapene til luft. Tyndall publiserte også rundt 20 vitenskapelige bøker som ga et bredt publikum innsikt i det som var banebrytende oppdagelser innenfor eksperimentell fysikk på 1800-tallet. Fra 1853 til 1887 var han professor i fysikk ved Royal Institution of Great Britain i London, en stilling han overtok etter Michael Faraday.