对热学的研究很自然将他引导到热力学的领域中去，使他得以在1888年宣布了一条他因而遐迩闻名的定律，那就是至今仍称为的勒夏特列原理。勒·夏特列原理的应用可以使某些工业生产过程的转化率达到或接近理论值，同时也可以避免一些并无实效的方案（如高炉加高的方案），其应用非常广泛。　这个原理可以表达为：“把平衡状态的某一因素加以改变之后，将使平衡状态向抵消原来因素改变的效果的方向移动。” 换句话说，如果把一个处于平衡状态的体系置于一个压力来会增加的环境中，这个体系就会尽量缩小体积，重新达到平衡。由于这个缘故，这时压力就不会增加得象本来应该增加的那样多。又例如，如果把这个体系置于一个会正常增加温度的环境里，这个体系就会发生某种变化，额外吸收一部分热量。因此，温度的升高也不会象预计的那样大。这是一个包括对古尔贝格和瓦格宣布的著名的质量作用定律在内的非常概括的说法，并且它也很符合吉布斯的化学热力学原理（其实，这个说法是如此的概括，甚至可以不无风趣地用于说明人类的行为）。　勒·夏特列原理因可预测特定变化条件下化学反应的方向，所以有助于化学工业的合理化安排和指导化学家们最大程度地减少浪费，生产所希望的产品。例如哈伯借助于这个原理设计出他的从大气氮中生产氨的反应，这是个关系到战争与和平的重大发明，也是勒夏特利埃本人差不多比哈伯早二十年就曾预料过的发明。