Son travail scientifique est varié : optique, astronomie, électricité… Sa publication la plus célèbre a été présentée le 25 mai 1842 à l’Académie royale des sciences de Bohème et a pour titre Sur la lumière colorée des étoiles doubles et d’autres étoiles du ciel, utilisant l’effet Doppler. Ses calculs étaient erronés, le décalage réel de la fréquence lumineuse étant trop faible pour pouvoir être détecté à l’époque. En 1846, Doppler publie une correction de son travail initial où il tient compte des vitesses relatives de la source de lumière et de l’observateur.