Bu arada Ampere çağdaş ve klasik eserleri de okuyarak kendini daha da geliştirdi. Babası oğlunun matematik yeteneğini farkedince, onu bu yönde teşvik etti.
12 yaşında Euler ve Bernoulli’yi, 18 yaşında Lagrange’ın Analitik Mekaniğini okudu. Babası, 1793 yılında ihtilal çılgınlıkları arasında idam edildi. Bu Ampère için ilk kader şokuydu. 1800 yılında oğlu dünyaya geldi. Aynı yılda, Bourg Departement okulunda Matematik öğretmenliği görevine getirildi. 1803 yılında karısı öldü. Bu onda derin bir depresyon yaratan ikinci bir kader şoku oldu. Ampère aynı yıl içinde Lyon Lyceum’unda ve doğa bilimleri dersleri Profesörü olarak göreve başladı ve 1804 yılında Paris Ecole Polytechnique’de Repetitor (müzakereci) ünvanını aldı ve Collegè de France’da Matematik ve Fizik Profesörü olarak dersler verdi.
1808 yılında Napoleon, Ampère’i yaşamının sonuna kadar tüm Fransa’da seyahat etmesini gerektiren bir göreve, Üniversiteler Genel Müfettişliği’ne atadı. Bu arada Tarih ve Felsefe Fakültesi’nde felsefe dersleri de veriyordu. 1809 yılında Titular Profesör (Ünvanını adı ile birlikte kullanma yetkisi olan Profesör) ve 1814 yılında Bilim Akademisi üyesi oldu.
1807 yılında Ampere ikinci kez evlendi. Ancak evlilik iki yıl sürdü. 1824 yılında College de France’ta Deneysel Fizik Profesörü olan Ampere, mesleki kariyerinin zirvesine ulaştı. Ölüm onu Marsilya’ya yaptığı bir teftiş seyahati sırasında 10 Haziran 1836 tarihinde yakaladı. Ampere’in kemikleri 1869 yılında Paris’e getirilerek Montmartre Mezarlığına gömüldü.
Ampère her şeyden önce bir matematikçiydi. Henüz 13 yaşındayken koni kesitleri üzerinde çalışmıştı. Daha sonraları olasılık hesapları üzerine ve parsiyel diferensiyal denklemler üzerine temel düşünceleri ortaya koymuştu. "Ampere Zincirleme Kanunu" daha sonraları Maxwell denklemlerinin temelini oluşturmuştu. Büyük bir dahi bilim adamı olarak kimya problemleri de onu yakından ilgilendirmişti. Ampere, atom teorisi ve fiziksel kimyanın da öncüleri arasında sayılmaktadır. Ampere 1814 yılında, basınç ve sıcaklığın da eşit olması halinde, tüm gazların eşit hacimlerde eşit sayıda moleküle sahip olacakları hipotezini ortaya koymuştu. Ampere'in, 3 yıl önce İtalyan Fizikçi Amedeo Avogadro’nun aynı yasayı biraz değişik bir biçimde dile getirdiğinden haberi yoktu.
Ampere bir matematikçi olarak, genel fizik yasalarını deneysel olarak ortaya koyup, formüllerle tespit etme yeteneğine sahipti. Danimarkalı fizikçi Hans Christian Oersted'in buluşundan hareketle, elektrik akımının, manyetizmanın nedeni olduğunu gördü. Oersted’in deneylerini devam ettirdi. Ampere yer küresinin manyetizmasının elektrik akımı geçen bir iletkeni etkilediğini düşünüyordu. 1820 yılında şamandra kuralı olarak tanımlanan kuralı ve Ampere’den bağımsız olarak bir kaç yıl sonra, Seebeck’in de açıkladığı "Selonoid" in manyetik etkisini açıkladı. Aynı yıl Ampere içinden akım geçen iki iletkenin, akımların yönü aynı olduğunda birbirlerini çektiklerini ve aksi yönde olduklarında ittiklerini kanıtladı. Böylece, daha sonraları elektrik motorlarının tasarımının gerçekleştirilmesini sağlayacak olan, elektro-mıknatısın radyal hareket oluşturmasının temel prensibi bulunmuş oldu.
Ampere daha sonra, 1822 yılında olayı matematiksel olarak tespit etti ve elektrodinamiğin temel pransiplerini bilimsel olarak ortaya koydu. Bu temel yasaya göre içinden akım geçen iki paralel iletkeni, akımların yönlerine göre, iten veya çeken kuvvet, akım ile doğru, iletkenler arsındaki mesafe ile ters orantılıdır. Ampere tarafından tespit edilen elektrodinamiğin bu temel yasası, Charles Augustin de Coulomb’un elektrik yükleri ve Henry Cavendish’in kitle ile ilgili yasalarına çok benziyordu.
Ampere, akan elektrik akımının manyetizmin nedeni olduğunu bulduktan sonra, atomların elektrik akımını taşıdıkları hipotezini ortaya koydu. Bundan başka, malzemelerin moleküler ring akımlarına götüren, yumuşak veya sert manyetik davranışlarını araştırdı. İleri görüşlü bu dahinin buluşu ancak 100 yıl sonra, malzeme yapı modelleri üzerinde yapılan araştırmalarla, dairesel hareket eden elektronlar tarafından teyit edildi.
Elektrodinamiğin esaslarını bulmanın yanı sıra, Ampere ilk elektromanyetik telgrafı da buldu. 2 Ekim 1820’de, elektrik akımı ile hareket eden bir mıknatıslı iğne ile Lyon’da telgrafla haberleşmeyi önerdi. Elektromanyetik endüksiyon onun tarafından değil, ancak 10 yıl sonra İngiliz Michael Faraday bulunduğu için, onun zamanında elektrik akımının ve geriliminin ölçülmesi mümkün değildi. Ampere, Galvanometre olarak tanımladığı bir akım gösterme cihazının yaratıcısı olarak da tanınır. O aynı zamanda o zamana kadar tartışmalı olan Akım ve Gerilim kavramlarını da yerleştirdi.
Ampere 1820-1825 yılları arasındaki çalışmalarını, 1826 yılında "Elektrodinamik Oluşumların, Yalnız Deneylerden Türetilmiş Matematiksel Teorileri Üzerine" adlı kitabında topladı. Bu ölümsüz doğa bilimleri eseri günümüzde bilinen elektrotekniğin temelini oluşturdu.
André-Marie Ampere 10 Haziran 1836 tarihinde Marsilya’da öldü.
Yaşamının son 7 yılında, onu kuvvetten düşüren, akciğer nezlesi hastalığını çekti. Fakir ve yalnız olarak ziyaret ettiği Üniversite’yi denetledikten 24 saat sonra ateş krizi bastı.
Dahi bir bilim adamı ve elektrodinamiğin kurucusu, Ampere’in çalışmalarının ödülü, adının günümüzde birçok ölçü aletinde, cihazlarda, elektrik sayaçlarında, elektrik makinelerinde, gemilerde ve caddelerde adının okunması ve onun şerefine elektrik akımı birimine adının konulmasıdır.