Swe badania rozpoczął nad studiowaniem doświadczeń Malusa nad polaryzacją światła, stwierdzając że fale świetlne są falami poprzecznymi. Wytłumaczył powstawanie pierścieni Newtona i znalazł jako pierwszy przybliżone wartości długości fal świetlnych. Young tłumaczył także ugięcie światła jako efekt interferencji między falami światła przechodzącymi pomiędzy otwór uginający, a falami odbitymi od brzegów otworów. Interferencję światła odkrył w maju 1801 roku, czym zapoczątkował falową teorię światła. Szczegółowy opis tego zjawiska wydał w roku 1807. Dalsze badania były związane ze sprężystością ciał stałych, tzn. np. odporności metalu na skręcenie, rozciąganie i zginanie, wprowadzając w roku 1807 pojęcie modułu sprężystości. Przez pomiary kąta ugięcia w wyniku dyfrakcji wyznaczył grubości włókien wełny i rozmiary komórek krwi.

​