1847年，在牛津召开的英国科学协会的会议上，焦耳再次宣传自己的理论，这位不屈不挠的实验家，面对怀疑和非难，坚定地声称各种形式的能可以定量地相互转化。1852年，焦耳和开尔文合作，发现了著名的汤姆孙(即开尔文)—焦耳效应。这是一个关于气体受压通过窄孔后膨胀降温的效应，它为近代低温工程提供了一种有效的降温办法。
直到1850年，来自不同途径以不同方法获得能量守恒和转化定律的许多科学家都先后宣布了和焦耳相同的结论，焦耳所做的一切才得到了大家的公认。1850年焦耳成了英国皇家学会的会员。
焦耳也最早提出了能源危机的概念。1843年，焦耳以蒸汽发动机为研究对象，他发现当时最佳的“可尼斯蒸汽发动机”所产生的热量换算成做功的机械能量，竟然是发动机实际做功的十倍。因此，蒸汽发动机90%的做功能量是以热的形式浪费掉了，最佳发动机的做功功率只有十分之一。这篇研究报告招致工业界长期的攻击，甚至到1860年仍有人批评，焦耳只会用发动机做实验，却无法制造更高效率的发动机。焦耳对这些攻击都未争辨，他注意的是人类更长远的危机——能源枯竭。当时，焦耳就计算出英国的煤储藏量，推算在1965年，英国就会无煤可用，他建议国家要不断地寻找取得能源的新方式。
焦耳还用热的角度去探索宇宙的奥秘。他仔细地计算陨石在大气摩擦中产生的热，发现地球上空大气层的厚度，刚好能提供足够的摩擦阻力，将大部分的陨石化为灰尘，保护地球上的生命。焦耳写道：“这个大自然，机械、化学与生物能量在时空上不断地互相影响着，但是宇宙仍然维持着次序，并且清楚、准确的运转，不管其间有多少能量复杂的变化，宇宙仍是稳定和谐的。”
