Основные научные работы В. Оствальда были посвящены развитию теории электролитической диссоциации. Он изучал также вопросы химической кинетики и катализа, разработал основы каталитического окисления аммиака. В 1909 г. ему была присуждена Нобелевская премия по химии за изучение природы катализа и основополагающие исследования химического равновесия и скоростей химических реакций. В области философии В. Оствальд — автор концепции «энергетизма» в онтологии, ставшего альтернативой материализму и идеализму. Он считал единственной реальностью энергию, рассматривал материю как форму проявления энергии и полагал, что природные явления могут объясняться превращениями энергии. В соответствии с этим подходом он вывел законы термодинамики на уровень философских обобщений.