他主要的工作是在
气体液化和低温物理的研究上。1878年他在皇家学会介绍了Louis Paul Cailletet和Raoul Pictet的工作,在英国第一次引进了cailletet的通过焦耳-汤姆逊实验液化气体的装置。1880年左右他开始研究液氧,1884年他又在皇家学会介绍了Karol Olszewski和Zygmunt Florenty Wróblewski液化氧气的工作。1885年通过改进工艺他可以集齐1瓶液氧。1891年他提出了可以生产工业级产量液氧的生产过程。
1890年代初期,他奉命组建了皇家学会戴维-法拉第实验室,继续自己液化
氢气的目标。1892年他发现了以他名字命名的真空容器-
杜瓦瓶用于低温现象的研究,后被德国公司Thermos商业化为现在的保温瓶。1899年他成功液化了氢气,并可以获得-260摄氏度的低温,为后人研究低温现象提供了条件。杜瓦曾尝试继续液化氦气,但由于所需的氦气量不够,使得海克·卡末林·昂内斯首先完成对氦气的液化。
1904年他与皮埃尔·居里一同研究镭衰变成氦的过程,同年被授予爵士。他与别人共同研究金属的电阻在零下200摄氏度到200摄氏度温度范围内的变化情况,预言接近绝对零度时,金属的电阻会变为零。1905年他发现把椰子壳烧成的
木炭冷却到零下185度时,木炭非常容易吸收空气,从而可以产生真空,这一技术在原子物理的实验中非常有用。他还和阿贝尔一起发展了
无烟火药。第一次世界大战期间,他发明的
无烟火药起到了很大作用,但是他的低温学研究却因为资金缺乏而终止,他开始转向气泡表面张力研究。
1923年,他在伦敦离世,享年79岁。