朗之萬以對次級X射線、氣體中離子的性質、氣體分子動理論、磁性理論以及相對論方面的工作著稱。
朗之萬以其對順磁性及抗磁性的研究而聞名，他提出用現代的原子中的電子電荷去解釋這些現象。他最著名的研究是使用皮埃爾·居裏的壓電效應的紫外線應用。第壹次世界大戰期間，為了探測潛艇，利用石英的壓電振動獲得了水中的超聲波，他開始用聲波去探測潛艇並以其回音確定其位置的研究。但裝置能運作時，大戰已經結束。在他的研究生涯中，在法國做出很多傳播相對論的工作。
1905年提出關於磁性的理論，用基元磁體的概念對物質的順磁性及抗磁性作了經典的說明。
1908年發展了布朗運動的漲落理論。同時，他堅決反對法西斯，反對侵略，在第二次世界大戰期間，曾被德國占領軍逮捕入獄，和法西斯進行了嚴正的鬥爭。中國九壹八事變後，他進行了各種聲援中國的活動，並批評了國際聯盟對日本侵略者的縱容。