Pero el área de investigación más fructífera de Joule es la relativa a las distintas formas de energía: con sus experimentos verificó que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica, la cual se transformaría en calor.

Sus investigaciones le llevaron a corroborar, por un lado, la idea de que las levaduras eran las responsables de la producción de alcohol en la fermentación, y por otro, a descubrir que la producción en el proceso de fermentación de ciertos ácidos y sustancias indeseables (que agriaban el vino o la cerveza) era debida a la acción de microorganismos como las bacterias. Pasteur resolvió el problema con el simple método de someter a altas temperaturas las soluciones azucaradas iniciales; se eliminaba con ello las bacterias, evitando así la acidificación del producto final.