Perrin a modifié le modèle atomique de Thomson et suggéré pour la première fois que Les charges négatives sont externes au noyau. En 1895, il a constaté que les rayons cathodiques dépônent une charge dans un électroscope, avec lequel il a confirmé qu’il était chargé négativement des particules. C’était pour ces dates lorsque l’anglais Joseph John Thomson était intéressé à mesurer la vitesse de ces particules, ce qui serait finalement identifié comme des électrons. En 1908, il a calculé exactement le nombre d’avogadro (nombre de molécules contenues dans une mole de gaz dans des conditions normales).
Après que Albert Einstein a publié en 1905, son explication théorique sur le mouvement Brownian en termes d’atomes, Perrin a réalisé Le travail expérimental pour prouver et vérifier les prévisions d’Einstein en résolvant le différend qui a duré un siècle sur la théorie atomique faite par John Dalton. Proposé par Carl Benediks, Perrin a reçu en 1926 le prix Nobel de la physique pour son travail en rapport avec la discontinuité de la matière et la découverte de la balance de la sédimentation. Ces découvertes mettent une fin définitive au différend long (voir: Histoire de la théorie moléculaire) en ce qui concerne la question de la réalité physique des molécules.
En 1919, il a proposé que les processus nucléaires puissent fournir la source d’énergie les étoiles. Il s’est rendu compte que la masse d’un atome d’hélium est inférieure à celle de quatre atomes d’hydrogène et que l’équivalence entre la masse d’Einstein et l’énergie implique que la fusion nucléaire (4 h → elle) pourrait libérer une énergie suffisante pour faire de la brillance aux étoiles pour des milliards de années. Une théorie similaire a été proposée pour la première fois par le chimiste américain William Draper Harkins en 1915. Hans Bethe et Carl Friedrich von Weizsäcker ont déterminé le mécanisme détaillé de la nucléosynthèse stellaire au cours des années 1930.
en 1927, il a fondé le Institut de Biologie Physico-Chimique avec le chimiste André Job et le physiologiste André Mayer. Il a été financé par Edmond James de Rothschild. En 1937, Perrin a fondé un musée de la science à Paris, le palais de la découverte.
est considéré comme le fondateur de père du Centre national de recherche scientifique (CNRS). Après une pétition de Perrin signée par plus de 80 scientifiques, dont huit récompenses Nobel, le ministre français de l’Éducation a créé le Conseil supérieur de la recherche scientifique (Conseil national de la recherche de France) en avril 1933. En 1936, Perrin, puis la recherche sous-secrétaire, il a fondé le centre Service de recherche scientifique (Agence centrale française pour la recherche scientifique). Les deux institutions ont fusionné sous le parapluie du CNRS le 19 octobre 1939.
Parmi leurs étudiants notables Figure Pierre Victor Auger.