Araştırma ilgileri önceleri fizyoloji alanındaydı. 1793'te yakın ve uzak nesneleri daha iyi görmek için kristal mercek yüzeylerine verilmesi gerekli eğimler üzerinde çalışır. 1801'de astigmatizm denen görme bozukluğunu açıklar. Aynı yıl, en büyük bilimsel buluşunu oluşturan, ışık dalgalarının girişimi üzerindeki çalışmasını yayımlar. Bu buluş, daha sonra gelen kimi bilim adamlarını, özellikle Fransız Fresnel ve Arago ile Alman Franhofer'i geniş ölçüde etkilemiştir. Modern enerji kavramımızı bile Young'a borçlu olduğumuz söylenebilir.