Chevreuls vetenskapliga arbete täckte ett brett spektrum, men han är mest känd för de klassiska undersökningar han utförde på animaliska fetter, publicerad 1823 (recherches sur les corps Gras d ’ origine animale). Dessa gjorde det möjligt för honom att belysa den sanna naturen av tvål; han kunde också upptäcka sammansättningen av stearin, en vit substans som finns i de fasta delarna av de flesta animaliska och vegetabiliska fetter, och olein, den flytande delen av något fett, och att isolera stearin-och oljesyror, namnen på vilka han uppfann. Detta arbete ledde till viktiga förbättringar i processerna för ljustillverkning.Chevreul var en bestämd fiende till charlatanismen i alla former och en fullständig skeptiker till den ”vetenskapliga” psykiska forskning eller spiritualism som hade börjat på sin tid. Hans forskning om den ”magiska pendeln”, Dowsing stavar och bordsvridning är revolutionerande. I ett öppet brev till Andr Asia-Marie Amp i 1833, och hans 1854 papper ”De la baguette”, Chevreul förklarar hur mänskliga muskelreaktioner, helt ofrivilliga och undermedvetna, är ansvariga för till synes magiska rörelser. Till slut upptäckte Chevreul att när en person som höll divining rods/magic pendulum blev medveten om hjärnans reaktion, stoppade rörelserna och kunde inte villigt reproduceras. Hans var en av de tidigaste förklaringarna av den ideomotoriska effekten.
1824 utsågs Chevreul till chef för färgämnet fungerar på Gobelins fabrik i Paris, som svar på klagomål om tekniska brister. Han fann att vissa färgämnen verkligen var bristfälliga, men att det ofta kritiserade svarta färgämnet var förstklassigt. Ändå uppfattades tyger färgade med denna svarta som svaga och rödaktiga när de omgavs av djupa blues och/eller purpur. Chevreul kallade denna effekt samtidig kontrast och definierade den som tendensen att en färg verkar skifta mot komplementet till sin granne, både när det gäller nyans och mörker.
han utforskade konceptets förgreningar i boklängd 1839 och tänkte bilda en omfattande teori för all bildkonst. Det erbjöd designprinciper för gobelänger, mattor, möbler, mosaik, kyrkor, museer, lägenheter, formella trädgårdar, teatrar, kartor, typografi, inramning, målat glas, damkläder och till och med militära uniformer. Det är dock mest noterat för dess inflytande på impressionistisk och Neo-impressionistisk målning, särskilt den Pointillistiska stilen utvecklad av Georges Seurat och Paul Signac, som innehöll små sammanställningar av komplementära färger. Camille Pissarro rapporterade att han hade intervjuat Seurat, som hade beskrivit stilen som en sökning efter ”den moderna syntesen med vetenskapligt baserade medel som kommer att grundas på teorin om färger som upptäckts av M. Chevreul och i enlighet med Maxwells experiment och mätningarna av N. O. Rood.”Chevreul betonade vikten av korrekt bild av belysning för att främja realism, men tillade: ”Det är nästan alltid så att exakt, men överdriven färgning finns mer tilltalande än absolut trohet mot scenen.”Vincent van Gogh tog rådet till hjärtat och använde påkostade komplementärer för att intensifiera varandra. Van Gogh skrev: ”denna ömsesidiga förhöjning är vad som kallas lagen om samtidig kontrast…om komplementfärgerna tas till lika värde, det vill säga i samma grad av ljusstyrka och ljus, kommer deras sammansättning att höja både den ena och den andra till en intensitet så våldsam att mänskliga ögon knappast kommer att kunna bära för att titta på det.”Chevreul var också inflytelserik i tjugonde århundradets målning, särskilt Robert Delaunays, som introducerades till Chevreuls teorier av sin vän Jean Metzinger. Delaunays stil att blanda relativt stora block av nära komplementärer är idag vanligtvis känd som Orfism. Delaunay själv föredrog dock namnet ”Simultanism”, en tydlig nick till Chevreul.
Chevreul är också kopplad till vad som ibland kallas Chevreuls illusion, de ljusa kanterna som verkar existera mellan intilliggande remsor av identiska färger med olika intensiteter. Se Chevreuls lagarna om kontrast av färg för mer information.
