В 1822 г. он получил соли циановой кислоты и установил ее состав (HOCN), который оказался тождественным составу гремучей кислоты (CNOH). Соотечественник Вёлера, Ю. Либих, который тоже исследовал эту кислоту, усомнился в правильности данных Фридриха и написал ему, что анализ циановой кислоты проведен неточно. Вёлер вновь повторил опыты и убедился — результаты получаются прежними. Не зная, чем это вызвано, он обратился за помощью к Берцелиусу, и тот, сопоставив данные обоих химиков, пришел к выводу, что среди органических веществ обнаружены соединения одинакового состава, но с разными свойствами. Это явление Берцелиус назвал изомерией.
В том же 1822 г., изучая циановую кислоту и ее соединения, Вёлер собирался приготовить циановокислый аммоний (NHCNO), однако в процессе синтеза получил вещество, которое не реагировало ни как аммоний, ни как циановая кислота. После серии дополнительных исследований стало ясно, что полученные кристаллы не что иное, как мочевина, или диамид угольной кислоты (NH)CO, ― органическое соединение, которое, как оказалось, вполне можно получить и без добавления «жизненной силы».
В письме к Берцелиусу Вёлер заявил, что может «делать мочевину, не нуждаясь при этом в почках». Однако тут же высказал сомнение: «Можно ли рассматривать это искусственное получение мочевины как пример создания органического вещества из неорганического? Ведь для того, чтобы получить циановую кислоту (а также аммиак), мы должны исходить из органического вещества, и «натурфилософ» сказал бы, что животный уголь, равно как и полученные из него циановые соединения, все еще сохраняют в себе нечто из органической природы. А потому вполне естественно, что из них можно получить какое-нибудь другое органическое вещество». Берцелиус не ответил прямо на вопрос Вёлера, но поздравил его с «красивым открытием».
Как ни странно, даже после того, как Вёлер опубликовал результаты своих экспериментов, многие ученые не отказались от концепции витализма и «жизненной силы». Несколько лет синтез мочевины из неорганических веществ рассматривался скорее в качестве исключения из общего правила, несмотря на то, что в 1824 г. Вёлер выделил щавелевую кислоту — вещество растительного происхождения — из «неорганического» газа дициана.
Витализм как концепция ушел из химии лишь в 1860-х, когда французский химик М. Бертло синтезировал целый ряд органических соединений, от простейших углеводородов до жиров и спиртов, а русский ученый А. Бутлеров сформулировал основные положения теории строения органических веществ.