Первые работы Эрнста Маха были посвящены изучению процессов слуха и зрения (объяснение механизма действия вестибулярного аппарата, открытие оптического явления — так называемых колец, или полос, Маха). С 1881 г. он изучал аэродинамические процессы, сопровождающие сверхзвуковой полет тел. Он открыл и исследовал волновой процесс, позже получивший название ударной волны. В этой области именем Маха назван ряд величин и понятий: Маха число, конус, угол, линия и другие. Философские работы Маха получили широкую известность благодаря содержавшейся в них попытке разрешить кризис в физике с помощью нового истолкования исходных понятий классической (ньютонианской) физики. Он оказал значительное влияние на становление и развитие философии неопозитивизма; его идеи легли в основу второй стадии позитивизма, на которой это течение получило название «эмпириокритицизм», или «махизм». Многие его работы были переведены на русский язык: «Введение к учению о звуковых ощущениях Гельмгольца» (СПб., 1879), «Анализ ощущений и отношение физического к психическому» (М., 1908), «Познание и заблуждение» (М., 1909), «Механика: Историко-критический очерк ее развития» (СПб., 1909) и другие.