Nernst wirkte als Professor für physikalische Chemie von 1891 bis 1905 an der Universität Göttingen, von 1905 bis 1933 an der Universität Berlin. Er war zugleich von 1922 bis 1924 Präsident der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt Berlin und von 1925 bis 1933 Direktor des Physikalischen Instituts der Universität Berlin. Nernst ist einer der Begründer der physikalischen Chemie. Er erforschte vor allem elektro- und thermochemische Gesetzmäßigkeiten, entdeckte mit A. von Ettinghausen einen thermomagnetischen Effekt (Nernst-Ettinghausen-Effekt, 1887) und formulierte 1889 seine Theorie der galvanischen Entstehung elektromotorischer Kräfte (Nernstsche Theorie der elektro-chemischen Stromerzeugung). Seine bedeutsamste Entdeckung ist das nach ihm benannte Nernstsche Wärmetheorem (Dritter Hauptsatz der Thermodynamik, 1906), das er auf die Berechnung chemischer Gleichgewichte anwandte. Er machte zahlreiche Erfindungen, so die Nernst-Lampe (1897), eine heute als Infrarotstrahler verwendete Lichtquelle, und den Neo-Bechstein (1930), einen elektromagnetisch betriebenen Flügel. 1920 erhielt Nernst den Nobelpreis für Chemie für die Entdeckung seines Wärmesatzes ("Die theoretischen und experimentellen Grundlagen des neuen Wärmesatzes", 1918).