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。