焦耳的另一重要成就在电学方面，他在研究蒸汽机的过程中，注意到了热量问题，于是开始了这方面的研究。在电学方面的第一个成就是焦耳定律，他通过数次的实验，一遍一遍的观察和记录实验结果。最后他发现了热量、电阻、通电时间之间的关系，热量的高低与电阻的大小和通电时间的长短是成正比关系的。这一定律让电学有了进一步的发展。

他在电学上的另一成就便是测出了热与机械能之间的当量关系，并发表了相关的论文。随后他又不断的改变材料和实验设备，最后测出了热功当量近似值。提出了有着里程碑意义的能量守恒定律。