Dumas övertog jämte Justus von Liebig omkring 1840 Berzelius ledande ställning inom kemin. Sina främsta insatser gjorde han inom organisk kemi. Hans ännu använda förbränningsmetod för kvävebestämning från 1830 möjliggjorde säkra bestämningar av empiriska formler för alkaloider, indigo och andra kväveföreningar. På 1830-talet fann han att väteatomer, vilka ansågs vara