В 1787-1789 годах Лавуазье опубликовал свои главные труды. Рациональный дух «Энциклопедии» требовал навести порядок в путанице названий химических соединений и элементов, и четыре французских химика, в числе которых был Лавуазье, придумали систему, действующую по сей день. «Методы химической номенклатуры» увидели свет в 1787 году, а через два года, в год взятия Бастилии, Лавуазье опубликовал свое главное сочинение — «Элементарный курс химии». Это была первая работа, в которой использовался научный метод в области химии. Книга включала в себя закон сохранения массы (ничего не исчезает, ничего не создается, все трансформируется) и символы, описывающие химические реакции в форме, похожей на математические уравнения. В этом же труде содержалось определение химического элемента, которым мы пользуемся и сегодня: оно навсегда покончило с теорией четырех стихий, несмотря на некоторые колоссальные ошибки. Например, в список химических элементов были включены свет и тепло. Книга также содержала 13 иллюстраций. Это были прекрасные гравюры, сделанные Марией. Они изображали детальные схемы устройств, которые использовал Антуан во время опытов.
Как только Лавуазье разобрался с превращением веществ и записал его в виде уравнения, он принялся за изучение потоков тепла. Несмотря на то что было ошибочно приписывать теплу массу, Лавуазье вместе с Лапласом верно рассчитали количество тепла, выделяемого живым существом. Потом ученый рассчитал потребляемый кислород и «фиксируемый воздух» (диоксид углерода), выбрасываемый при дыхании, и пришел к выводу, что данный процесс представляет собой не что иное, как медленное горение, поскольку во время него поглощается кислород и выделяются «фиксируемый воздух» и тепло, как и в процессе горения. С помощью своих открытий он объяснил, что представление древних об «огне жизни» было не только поэтическим размышлением, но признаком глубоких познаний.
Рассчитывать, измерять, взвешивать... Для этого нужны были не только весы, газометры, измерительные стержни, но также и общие единицы измерения. Метр, литр, грамм... Лавуазье снабдил Францию универсальной системой мер и весов, общей для ученых и торговцев, животноводов и земледельцев всего мира. Его честолюбие и способность к преобразованиям были безграничны.
Параллельно с проведением опытов Лавуазье реформировал всю структуру Генерального откупа, осуществил грандиозный сельскохозяйственный проект в своем имении во Орешине и написал сотню отчетов для Академии наук. Он превосходно справлялся со всем — от анализа траектории полета аэростата братьев Монгольфье и предложений по улучшению их конструкции до разоблачения шарлатанов вроде доктора Месмера и его «животного магнетизма». Лавуазье был жестким критиком: его отрицательное отношение к огненным флюидам Марата привело в будущем к трагическим для него последствиям.