Впервые его теория была изложена в научном докладе Краткое сообщение об общей математической теории политической экономии (Brief Account of a General Mathematical Theory of Political Economy, 1862) и получила развитие в книге Теория политической экономии (The Theory of Political Economy, 1871). Джевонс стал основоположником теории стоимости как «предельной полезности» вместе с К.Менгером и Л.Вальрасом. Отстаивал также концепцию стоимости как производной от способности товаров удовлетворять человеческие желания (ранее эти идеи развивались Г.Госсеном, однако Джевонс, по-видимому, не был знаком с работой Госсена, когда публиковал свой труд). Джевонс первым начал исследовать процессы изменения уровня деловой активности в зависимости от сезонных колебаний в стоимости золота и вопросы, связанные с покупательной способностью денег (Серьезное падение стоимости золота, A Serious Fall in the Value of Gold, 1863). В 1865 публикация им работы Проблема угля (The Coal Question) привела к образованию королевской комиссии для изучения вопроса о запасах угля в Англии. В 1875 вышла книга Деньги и механизм обмена (Money and the Mechanism of Exchange), а в 1882 – Государство в отношении к труду (The State in Relation to Labor).

Джевонс известен не только применением математики к экономическому анализу, но и своими логическими исследованиями, прежде всего принципом «замещения подобных» (в рамках теории исчисления классов) и попыткой связать индуктивную логику с теорией вероятности. Его главный труд по логике – Принципы науки: трактат о логике и научном методе (The Principles of Science: A Treatise on Logic and Scientific Method, 1874).

В 1876 Джевонс был назначен профессором политической экономии Юниверсити-колледжа и занимал эту должность до 1880. Умер Джевонс близ Гастингса (графство Суссекс) 13 августа 1882. См. также МЕНГЕР, КАРЛ; ВАЛЬРАС, ЛЕОН МАРИ ЭСПРИ.