Основные работы Вебера посвящены электромагнетизму, а также акустике, теплоте, молекулярной физике. В 1825 Вебер в соавторстве со своим братом Э.Вебером написал трактат о волновом движении. Наблюдал интерференцию звука (1826), выдвинул идею звукозаписи (1830). Совместно с К.Гауссом участвовал в разработке методов и аппаратуры для геомагнитных измерений; в 1833 ученые создали первый в Германии электромагнитный телеграф. Начиная с 1840 Вебер занимался разработкой систем электростатических и магнитных единиц. Вывел закон взаимодействия движущихся зарядов с учетом относительной скорости их перемещения (1846). Совместно с Р.Кольраушем в 1856 определил скорость света, исходя из отношения заряда конденсатора в электростатических и магнитных единицах. Полученное значение совпадало со скоростью света, вычисленной в результате оптических опытов А.Физо. Совпадение побудило Дж.Максвелла сделать вывод о том, что «свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений». Работы Вебера привели к независимому определению единицы электрического тока в электромагнитной системе единиц по величине создаваемого током магнитного поля. Именем Вебера названа единица магнитного потока. Умер Вебер в Гёттингене 23 июня 1891.