وقد أطلق بريستلي على الغاز اسم «الهواء الخالي من الفلوجستون»، بينما تمكن أنطوان لافوازييه عام 1777 من إعادة التجربة، وتحديد الغاز كعنصر جديد أطلق عليه «الأكسجين»، داحضًا نظرية «الفلوجستون». بالتوازي، كان الكيميائي السويدي كارل شيل قد عزل الأكسجين أيضًا قبل بريستلي، لكن نتائجه نُشرت متأخرة، ما أثار جدلًا حول أحقية الاكتشاف.
وأسهم بريستلي في تمهيد الطريق لفهم عملية البناء الضوئي عندما لاحظ أن نباتات النعناع تُعيد تنقية الهواء في الجرار المغلقة. كما تنبّه إلى القوة الحرارية للأكسجين في الاحتراق، مما مهّد لتقنيات اللحام الحديثة. وعلى الرغم من دفاعه المستمر عن نظرية «الفلوجستون» حتى وفاته، كان بريستلي من أوائل من تنبّهوا إلى التأثيرات الطبية المحتملة للأكسجين، مفترضًا إمكانية استخدامه لعلاج أمراض الرئة. لقد جمع بين العلم والفلسفة واللاهوت والسياسة، وكان أول من اخترع الممحاة المطاطية. وبحق، وصفه لافوازييه بأنه «أعطانا مفاتيح عالم جديد».