Quando era estudante de Medicina, Thomas Young descobriu que o cristalino do olho muda de forma para permitir a focalização de objetos situados a diferentes distâncias. Mais tarde, identificaria também a causa do astigmatismo: uma irregularidade na curvatura da córnea.
Apesar desses feitos, Young abandonaria a profissão de médico para se dedicar à Física. Todo o seu conhecimento sobre o corpo humano, no entanto viria a ser-lhe permanentemente útil. Com ele, Young conseguiria identificar diversos elos entre os fenômenos luminosos e a visão humana.

Foi ele, por exemplo, quem primeiro compreendeu que, para percebermos as cores, bastaria que o olho tivesse a capacidade de captar apenas três delas: vermelho, verde e azul. (Hoje sabemos que, de fato, a retina humana contém células
receptoras exatamente para os comprimentos de onde dessas cores.).
Em 1803, Young realizou uma experiência demonstrando que a luz possuía natureza ondulatória. Fez a luz passar por uma abertura estreita e constatou que, num anteparo instalado do outro lado, não surgia simplesmente uma linha nítida, mas sim um conjunto de faixas luminosas de diferentes intensidades. Isso mostrava
que a luz sofria difração, tal como ocorria com as ondas sonoras ou as de um
lago. Se ela fosse constituída por partículas, esse comportamento seria impossível.

Não contente, porém, Young desenvolveu outro experimento para confirmar seu resultado: fez passar dois feixes de luz por orifícios separados. Ao incidirem num anteparo, resultou um desenho que apresentava áreas claras entremeadas com outras totalmente escuras. Estas últimas só podiam ser causadas pela interferência de ondas.
Apesar dessas evidências, tais demonstrações foram consideradas insuficientes, por muito tempo, na Inglaterra, até serem complementadas, mais tarde, pelos trabalhos de outros pesquisadores europeus.

Em 1807, Young utilizou pela primeira vez a palavra energia com o significado com que hoje a empregamos na Física: a energia é a capacidade que um sistema possui de realizar trabalho; no caso de um sistema em movimento, ela é também diretamente proporcional ao produto entre a massa e o quadrado da velocidade.

A curiosidade de Young o levou até mesmo a tentar decifrar a antiga escrita egípcia. Chegou a alguns resultados de fato corretos, embora só o lingüista francês Champollion, alguns anos depois, conseguisse realizar tarefa tão complexa. Tal trabalho, porém, não deve Ter-lhe parecido estranho: em sua vida, Young estudara mais de dez idiomas; com apenas dois anos de idade, já aprendera a ler em sua língua natal.