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Entre sus numerosos experimentos relacionados con la química, observó que en ciertas reacciones se liberaba un fluido "aéreo", y así demostró que existía un nuevo tipo desustancias con propiedades físicas particulares, a las que denominó gases
(Del griego kaos). También se dio cuenta que la sustancia (lo que hoy conocemos como dióxido de carbono) quese libera al quemar carbón, era la misma que la producida durante la fermentación del mosto, o jugo de uva.
Van Helmont consideraba al aire y al agua como los elementos básicosdel Universo, y a ésta última como el principal constituyente de la materia. Creyó probada su hipótesis cuando al cultivar un árbol con una cantidad medida de tierra(específicamente un Sauce llorón (los miembros de esta familia tienen preferencia por los hábitats húmedos, las llanuras inundadas y las riberas fluviales), siendo una especie de reconocidorápido crecimiento), y adicionando únicamente agua durante un período de cinco años, el árbol aumentó su masa en 75 kilogramos, mientras que la tierradisminuyó la suya en tansólo 500 gramos. Supuso, erróneamente, que el árbol había ganado masa sólo por el agua que había tomado, sobre todo de las lluvias.
Sostenía también la teoría de la llamadaGeneración espontánea, y sobre esta postura es muy conocida su receta para la creación de ratones: "Basta colocar ropa sucia en un tonel, que contenga además unos pocos granos de trigo, yal cabo de 21 días aparecerán ratones". Por supuesto, los ratones "resultantes" no se creaban, sino que simplemente, llegaban al tonel.
Aunque con inclinaciones místicas ycreyente en la piedra filosofal, fue un observador cuidadoso y un experimentador exacto. Puede considerarse como un representante sincrético de la alquimia y la química.