É amplamente aceito que a sua maior conquista na química foi mudar tal ciência de uma perspectiva qualitativa para uma quantitativa. Porém, Lavoisier é mais lembrado pela descoberta do papel do oxigênio na combustão refutando a teoria flogística e por ter enunciado o princípio da conservação da matéria (apesar de o russo Mikhail Lomonossov tê-lo feito 14 anos antes).

Além disso ele identificou e batizou o oxigênio (1778) e o hidrogênio (1783), ajudou na construção do sistema métrico, escreveu a primeira lista de elementos químicos e colaborou na reforma da nomenclatura química. Ele previu a existência do silício (1787) e também foi o primeiro a estabelecer o enxofre como um elemento (1777) ao invés de um composto. Por fim, ele descobriu que apesar da matéria mudar sua forma, a massa continuava a mesma, o que mais tarde ficará imortalizado pela frase popular:

“Em uma reação química feita em recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.”

Lavoisier foi um membro poderoso de diversos conselhos aristocratas e foi administrador da ferme générale, agência ligada ao governo e responsável pelo recolhimento de impostos. A ferme générale foi um dos componentes mais odiados do antigo regime devido ao lucro.