Na zijn promotie publiceerde hij een groot repertorium van organische verbindingen.
In [[1849]] kwam hij met een boek over theoretische scheikunde ''Schets eener physiologie van het onbewerktuigde rijk der natuur'' (onbewerktuigd= staat hier synoniem voor [[Anorganische verbinding|anorganisch]]). Het beoogde een theorie te geven, die "de wetten bevat, volgens welke de ligchamen onderling verbonden en hunne deeltjes veranderd worden". Buys Ballot ging uit van twee [[hypothese]]n:
# alle stoffen bestaan uit kleine deeltjes die elkaar kunnen aantrekken en afstoten. Iedere stof wordt gekenmerkt door de specifieke vorm van zijn kleinste deeltjes. Maar hoe kunnen dezelfde deeltjes nu aantrekken en afstoten tegelijk? Dat kan doordat
Regel 42:
Voor de wisselwerkingskracht vond hij een formule met termen die afwisselend van teken zijn:
waar <math>{{Math|x\!</math>}} de afstand tussen de deeltjes is. Hoogleraar Mulder was tegen publicatie van deze theorie. Waarschijnlijk inspireerde het werk van [[Pierre-Simon Laplace|Laplace]] Buys Ballot tot deze theorie. Laplace probeerde in [[1825]] alle natuurverschijnselen terug te brengen tot een wisselwerking van puntvormige massa's. Buys Ballot benadrukte dat hij zijn theorie onafhankelijk van [[Ruđer Bošković|R.J. BoscovichBošković]] had ontwikkeld: deze had in [[1758]] een verwante theorie gepubliceerd. Hoewel Buys Ballot zijn leven lang terugkwam op zijn materietheorie, kregen zijn ideeën geen invloed omdat ze te sterk afweken van gebruikelijke theorieën. Daarom werkte hij de theorie niet verder uit.
