Имя этого ученого навсегда вошло в историю химии главным образом благодаря открытию и изучению кислорода. Однако, Пристли занимался не только кислородом. Как и Кавендиша, его интересовали различные газы. Он рассказывал, шутя, что интерес этот был вызван случайностью. Несколько лет Пристли прожил по соседству с пивоваром, поэтому не однажды ему приходилось видеть большие бочки, в которых бродило пиво. Во время брожения выделялось большое количество углекислого газа. Газ, который был гораздо тяжелее воздуха, невидимым облаком собирался прямо над бродящей жидкостью. Посетителям пивоварни шутки ради предлагали нагнуться над кадкой и понюхать пиво. Углекислый газ раздражал дыхательные пути и вызывал сильнейший кашель.
Пристли, который тоже стал жертвой этой шутки, заинтересовался удивительным газом. Сырье для него было дешевым и доступным в любом количестве.
Изучая растворимость двуокиси углерода в воде, Пристли получил жидкость, которую мы сегодня называем содовой водой. Напиток ему очень понравился, и не только ему. Содовая вода пришлась по вкусу членам Королевского общества, от которого Пристли получил за свое открытие золотую медаль. Это событие в значительной степени повлияло на решение Пристли посвятить себя изучению газов.
Задача оказалась нелегкой. Занятия химией ученый был вынужден сочетать с обязанностями приходского священника. Но, как духовное лицо, он не пользовался доброй славой у своих прихожан. Дошло даже до того, что подстрекаемая кучкой негодяев толпа сожгла дом и лабораторию ученого. После этого случая Пристли навсегда покинул Англию и уехал в Америку.
Кислород он открыл в 1774 году. Вот как это произошло. Подогревая солнечными лучами через линзу красную окись ртути, замкнутую в пробирке с чистой трутью, он вызвал распад этого соединения и выделение кислорода.
На основании следующих опытов с кислородом Пристли доказал, что этот газ прекрасно поддерживает горение и необходим для дыхания. Это открытие, которым во время своего пребывания в Париже в 1774 году он поделился с Лавуазье, а также совместное разъяснение роли кислорода в процессах горения, привело к окончательному падению теории флогистона и тем самым проторило дорогу химии, как науке, опирающейся на незыблемые законы природы.
Воздействуя гашеной известью на хлористый аммоний, бывший священнослужитель впервые получил газ аммиак, который назвал щелочным воздухом. Пристли доказал, что легко и шумно растворяющийся в воде аммиак дает растворы с сильной щелочной реакцией.
Дальнейшие опыты показали, что под воздействием электрической искры аммиак подвергается распаду на два еще неизвестных газа. Один из этих газов - водород - открыл двумя годами позднее Кавендиш, а другой - азот - примерно тогда же открыл Шееле.
Пристли интересовали рост и питание растений. Он занялся изучением этого вопроса и открыл поразительный для того времени факт, что растения забирают из воздуха углекислый газ, одновременно выделяя кислород. В последние годы жизни Пристли заинтересовался ржавчиной железа, заложив таким образом фундамент современной науки о коррозии металлов.