Tarak-kesim, törpü-yapım, silindir baskı gibi makineleri yaptı. 1798`de aerometre`yi ve sıvıların yoğunluğunu ölçmeye yarayan hidrometreyi icat etti.
1800`de suyun dekompozisyonu ile voltaik akımı keşfetti.1800 yılında yaptığı bu buluşta Alessandro Volta`yı örnek olarak elektrik pilindeki kurşun çubukların uçlarına doğru baloncuklar halinde suya hidrojen ve oksijeni bıraktığını keşfetti. Nicholson, bu buluşu ile kimyasal reaksiyon ile elektrik üreten ilk kişi oldu. Bu kendisini o günün şartlarında elektrik konusunda bir numaralı bilim adamı yaptı. Nicholson`un kimya için en önemli mirası suyun elektrolizi hakkında araştırmasıdır. Alessandro Volta`nın ve diğerlerinin ortaya koyduklarını düşünceleri geliştirmiştir. Elektrik akımı uygulamasını sudaki oksijeni ve hidrojeni ayrıştırmıştır.
- 1781 yılında ilk kitabı a€˜`An introduction to Natural Philosophy- Doğal Filozofiye Giriş`` iki cilt olarak yayınlandı.
- 1809`da British Encyclopedia a€˜yı yayınlamıştır.
Middlefex şehrinin su tesisatını hazırladı ve bir baskı makinesi ve kendi adını taşıyan bir areometre buldu.
Sanayi makinelerinde kullanılan yeni bir hidrometre geliştirdi. Bu hidrometre, suya oranla bir sıvının spesifik yerçekimini ölçmeye yarayan bir aletti. Bu sıvının gram olarak kaç kübik santimetre olduğunu ölçmeye yarayan bir alet olarak da düşünülebilir. Nicholson`un hidrometresi diğer hidrometrelerden kullanım bakımından farklılık göstermekteydi.
En önemli buluşuElektrostatik alanında olmuştur. 18. yüzyılda Galvani statik elektrik yükünü bulmak için kurbağa bacaklarını kullanmıştı. Akım geldiği zaman bacaklar aniden kıpırdamaktaydı. Nicholson, altından yaprakları olan bir elektroskop kullanarak daha gerçekçi deneyler yaptı.
O sıralarda kimyacılar suyun hidrojen ve oksijenden oluştuğunu söyleyebilecek bilgiye sahiplerdi. Ancak her nasılsa kesin bir kanıt elde edememişlerdi. Carlisle ve Nicholson 17 volta pilinden oluşan bir elektrik bataryası kullanarak güçlü akım ile suyu hızla hidrojen ve oksijen gazlarına ayrışmaya başardı. Başka bir deyişle elektroliz oluştu.
- ``Elektrik akımı yardımıyla bir sıvı içinde çözünmüş kimyasal bileşiklerin ayrıştırılması işlemine elektroliz denir``.
Elektroliz konusundaki Carlisle ve Nicholson`un çalışmaları,1807 yılında Davy ve 1833 yılında Faraday`ın keşifleri ve, 1887 yılında Arrhenius tarafından geliştirilen iyon teorisi, zamanımızın atom fiziğine temel teşkil etmişlerdir