Ήταν εξαιρετικός χημικός και στην πορεία του αναλυτικού του έργου περιέγραψε πολλές νέες αντιδράσεις και ουσίες.

Ανάμεσα στις ανακαλύψεις του ήταν τα νέα στοιχεία σελήνιο (1818), πυρίτιο (1823) τιτάνιο (1825) και πολλά καινούργια ορυκτά.

Το 1812 είχε τελειώσει τόσο πολλές αναλύσεις ώστε είχε εδραιώσει το νόμο των απλών πολλαπλασίων στο νου των περισσοτέρων χημικών.

Ο Berzelius είχε σημαντική συνεισφορά καθώς καθόρισε τα γράμματα για να συμβολίζει τα στοιχεία και ανέπτυξε πίνακα με τα ατομικά βάρη.

Το 1814 σχεδίασε έναν εκπληκτικά ακριβή πίνακα ατομικών βαρών . Ο πίνακας αναθεωρήθηκε δύο φορές. Στην εκδοχή του 1826 τα ατομικά βάρη για όλα σχεδόν τα στοιχεία βρίσκονταν κοντά σε αυτά πο χρησιμοποιούνται σήμερα. Μόνο για τον άργυρο , το νάτριο και το κάλιο οι τιμές του ήταν διπλάσιες του κανονικού.