Французский химик, создатель теории химического сродства веществ, первым начал систематические исследования химических равновесий. Наиболее важные исследования Бертолле выросли из решения чисто практических задач. Так была создана первая теория химических равновесных процессов. Во время своего пребывания в Египте с войсками под командованием Наполеона Бертолле заинтересовался составом воды соляных озер и условиями образования соды в этих естественных «фабриках солей». Изучение образования этих растворов привело его к выводу, что условия химического превращения (особенно масса и «сродство») реагентов, а также температура Сильно влияют на протекание реакций. При этом в зависимости от различных условий процесса из одних и тех же исходных веществ могут образовываться соединения различного состава. Против этого вывода резко выступил его соотечественник Ж. Л. Пруст. На основании опытов с различными веществами Пруст пришел к выводу, что состав одного и того же соединения постоянен, каким бы путем оно ни было получено. Дискуссия между двумя учеными окончилась открытием одного из основополагающих законов химии-закона постоянства состава соединений. Спустя сто лет Н.С. Курнаков открыл соединения переменного состава, назвав их бер-толлидами, и показал, что идеи Бертолле позволяют понять более глубокие закономерности образования веществ.

Важные открытия Бертолле сделал после того, как стал первым среди химиков последователем антифлогистонной теории А. Лавуазье (с 17851 Он правильно установил состав аммиака, синильной кислоты, сероводорода. Изучение свойств двух последних соединений привело его к выводу о возможности существования бескислородных кислот.

В середине 1780-х гг. Бертолле разработал способ беления полотна, воска, бумажной массы хлором, получивший широкое распространение в Европе. В это же время он получил соли хлорноватистой и хлорной кислот. Среди этих солей наиболее известна КСЮ3- хлорат калия. Позднее это вещество стали называть бертолетовой солью.