Il prévoit la multiplication des raies des atomes lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique, ce qui lui apportera le prix Nobel en 1902, avec Zeemann, son élève, qui observera le phénomène.

   En précurseur d'Einstein, il prévoit les contractions de longueurs et les dilatations de durées qui introduiront la relativité restreinte, mais ils ne les considère que comme des artifices mathématiques, sans support concret.

   Il organise les premiers congrès Solvay.