Gazdag sörfőző fia volt, így teljesen a tudománynak szentelhette magát. Gyenge egészsége miatt otthon tanult, jobbára autodidaktaként képezte magát. A mérés megszállottja volt, még nászútján is talált időt arra, hogy egy olyan termométert tervezzen, amellyel mérni tudta a hőmérsékletkülönbséget egy eléjük táruló festői vízesés alja és teteje között.
Bebizonyította, hogy az anyagok csak meghatározott mértékig mágnesezhetők. 1840-ben kezdte mérni a hőt, amely az elektrolízis során az áram hatására keletkezik, s megállapította: a vezetékben az elektromos áram által keltett hő arányos a vezető ellenállásával, az áram erősségének négyzetével és az idővel.
Kimutatta, hogy ugyanakkora hőmennyiség előállításához mindig ugyanannyi munka szükséges, s 1843-ban közölte az egységnyi hő termeléséhez szükséges munka nagyságát is. Ezt nevezik a hő mechanikai egyenértékének, amelynek meghatározásához egyre pontosabb módszereket használt. (A nászúton szerkesztett termométer is ezek sorába illeszkedett: Joule feltételezte ugyanis, hogy a vízesésen lehulló víz energiája hővé alakul, így a víz hőmérséklete alul magasabb, mint a vízesés tetején.)
1845-ben végzett híres kísérletében eső súlyokkal hajtott egy vízbe merülő lapátkereket, s a víz hőmérsékletének emelkedését megfigyelve kimondta a mechanikai munka és a hő egyenlőségét. Következtetése szerint a mechanikai energia hővé alakulhat, a test súrlódásakor hő keletkezik és ez a hő arányos a végzett munkával. Azt is kifejtette, hogy a hő nem valamiféle hőfluidum, hanem a testeket alkotó kicsiny részecskék mozgása. Az energia-megmaradás törvénye (amelyet általános érvénnyel 1847-ben Hermann von Helmholtz fogalmazott meg) kimondja, hogy természeti folyamatok során az energia együttes mennyisége változatlan marad, nem keletkezik és nem semmisül meg, csak egyik formájából a másikba alakul - ezért sem lehetséges örökmozgót készíteni.
1847-ben fedezte fel a magnetostrikció jelenségét, azaz a mágnesezés során fellépő térfogatváltozásokat. A gázok belső energiáját vizsgálva William Thomsonnal, a későbbi Lord Kelvinnel felismerték, hogy ha valamely gáz külső munkavégzés nélkül kitágul, a hőmérséklete akkor is csökken, ezt a gyakorlatban a gázok cseppfolyósításánál alkalmazzák. Joule 1850-ben lett a Royal Society tagja, 1852-ben aranyéremmel, 1870-ben Copley-éremmel tüntették ki. 1889. október 11-én halt meg, sírjára a 772.55 számot vésték, amely a hő mechanikai egyenértéke láb-font mértékegységben.
Joule kísérleti kutatásain alapul egyebek között az elektromos ívhegesztés és a vízkiszorításos szivattyú. A mindennapi életben naponta találkozhatunk a nevével, a joule az energia alapegysége az SI-rendszerben, egy kalória 4,1868 joule-lal egyenlő.
.jpg)
