Berzelius, çağdaş kimyanın öncülerinden sayılan bir bilim adamıdır. Kimyaya en önemli katkıları, atom ağırlıklarının belirlenmesi, çağdaş kimyasal simgeleri ve elektrokimya kuramını geliştirmesi, bir çok yeni elementi bulup ayırması, klasik çözümleme tekniklerine katkısı, terimlerini de kendisinin önerdiği izomerlik ve kataliz konusundaki araştırmalarıdır. Bilimde deneysel yaklaşımın en katı savunucularından olan Berzelius, her yeni kuramın, kimya alanındaki bütün bilgi birikimiyle uyumlu ve tutarlı olması gerektiğini savunmuştur.
Berzelius, daha çocukluk yıllarından başlayarak kimyaya büyük ilgi duymasına karşın Upsala Üniversitesi'ndeki tıp öğreniminde başarısızlığın eşiğine kadar geldi. Fizik derslerindeki üstün başarısı dışında en düşük notları alarak, 1802'de tıp doktorasını güçlükle tamamlayabildi ve Stockholm Üniversitesi'nde tıp, botanik ve eczacılık asistanı olarak çalışmaya başladı. 1807'de profesörlüğe getirildi. Ertesi yıl Stockholm Kraliyet Bilimler Akademisine seçildi. 1818'de de Akademi'nin daimi sekreteri oldu. 1815-1832 yılları arasında Stockholm'deki Karolinska Kraliyet Tıp ve Cerrahi Enstitüsü'nde Kimya profesörlüğü yapan Berzelius'a, 1835'te İsveç Kralı XIV.Karl tarafından "Baron" ünvanı verildi.
Berzelius, kimyasal bileşiklerin yapısını çözümlemeye 1807'de başladı. Öğretim görevinden arta kalan zamanlarında evinin mutfağında kurduğu laboratuvarın yetersiz olanaklarıyla ve kendi geliştirdiği tekniklerle çalışarak 10 yıl içinde 2000 kadar bileşiği inceledi. Bütün çalışmalarında katlı oranlar yasasını, atom kuramını, eşbiçimlilik (İzomorfizma) ilkelerini ve Gay-Lussac'ın birleşen hacimler yasasını dayanak noktası olarak alan Berzelius, bütün öbür elementlerin atom ağırlıklarının belirlenmesinde oksijenin atom ağırlığını temel birim olarak kabul etti. Bu çalışmalarının ürünü olan birleşen oranlar ve atom ağırlıkları tablosu 1818'de yayımlandı; 1926'da yeniden gözden geçirilerek, bugünkü değerlere çok yakın bir kesinliğe ulaştı.
Berzelius, elementlerin atom ağırlıklarını belirlerken bir yandan da çeşitli eriyiklerin elektroliziyle ilgili deneylere başladı. Bu çalışmaların sonucunda, bileşiklerin artı ve eksi elektrik yüklü iki ayrı bileşenden oluştuğunu öne süren Elekrokimyasal İkicilik (Dualizm) Kuramı'nı geliştirdi. Varsayımını, inorganik bileşiklerin yanı sıra organik bileşikleri de kapsayacak biçimde geliştirmeye çalışırken, Kimyasal Kök Kuramı'nın doğuşuna katkıda bulundu.
Berzelius, seryum (1803), selenyum (1817) ve toryum (1828) elementlerini buldu; silisyum (1823), zirkon (1824) ve titan (1825) elementlerini ayırdı; mineralleri kimyasal bir temele göre sınıflandırdı. Ayrıca tellür, vanadyum, molibden, tungsten, uranyum ve daha başka elementlerin bileşikleri üzerinde ayrıntılı çalışmalar yaptı. Kimya laboratuvarlarına su banyosu, kurutucu, yıkama şişesi, filtre kağıdı, kauçuk hortum ve üfleç tekniklerini kazandırarak ağırlıksal çözümlemenin temellerini attı.
Stockholm Akademisi'nin bülteni Transactions'da çoğu İsveç dilinde olmak üzere 250'den fazla özgün makalesi yayımlanan Berzelius'un kimya ve fizik bilimlerindeki gelişmelere ilişkin raporları ve beşinci baskısını yapan, bu arada Almanca ve Fransızca'ya da çevrilen kimya ders kitapları, o dönemde kimyanın gelişmesini büyük ölçüde etkilemiştir. Berzelius, 7 Ağustos 1848'de Stokholm'de hayata veda etmiştir.
