Von Mayer je bil eden od utemeljiteljev klasične [[termodinamika|termodinamike]]. Nekako istočasno kot [[James Prescott Joule|Joule]], vendar iz drugačnih predpostavk je odkril [[prvi zakon termodinamike|zakon o ohranitvi energije]], po katerem je količina [[energija|energije]], ki obstaja v nekem zaprtem sistemu konstantna.
[[leto|Leta]] [[1849]] je pokazal na možnost, da bi energija, ki jo [[Sonce]] neprestano oddaja s [[sevanje]]m, lahko izvirala iz [[utrinek|utrinkov]] ali podobnih [[nebesno telo|teles]], ki neprestano padajo v Sončevo [[atmosfera|atmosfero]]. Ta domneva ne drži, kar nam pokaže enostaven račun, da bi množica takih teles, ki bi tehtala skupaj toliko kakor vsa [[Zemlja]], ohranila Sončevo sevanje komaj eno [[stoletje]] in da bi [[snov]], ki bi bila potrebna za ohranitev Sončevega sevanja skozi 30 [[milijon]]ov [[leto|let]], podvojila [[Sončeva masa|Sončevo]] [[masa|maso]]. Ker pa ni mogoče priznati, da bi lahko Sončeva teža v taki meri naraščala, njegova domneva ne velja. [[Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz|Von Helmholtz]] si je leta [[1853]] zamislil podobno teorijo, kontrakcijsko teorijo, po kateri naj bi krčenje Sonca sproščalo energijo, ki se pojavlja nazadnje v sevanju. Tudi njegova teorija ni prenesla računske preizkušnje. Dvomljivost in nerazumevanje njegovih del in kasneje borba za odkritje so močno vplivali nanj. Leta [[1851]] je duševno zbolel.
Za svoje [[znanost|znanstvene]] dosežke je von Mayer leta [[1871]] prejel [[Copleyjeva medalja|Copleyjevo medaljo]] [[Kraljeva družba|Kraljeve družbe]] iz [[London]]a.
