1822 жылы жарық көрген «Жылудың аналитикалық теориясы» еңбегінде Фурье жылу өткізгіштік теңдеуін қорытып, функцияларды тригонометриялық қатарлар арқылы ұсыну идеясын ұсынды . Бұл әдіс кейін «Фурье қатары» аталып, дыбыс, жарық, электромагниттік толқындар мен діріл процестерін зерттеудің негізгі құралына айналды.
Ол сонымен қатар Жер мен ғарыштағы температура таралуын зерттей отырып, атмосфераның жылу балансына назар аударды және газдардың жылуды ұстап тұру әсерін талдап, қазіргі «жылыжай әсері» теориясының іргетасын қалады .
