有机化学的奠基人
肖莱马对有机化学发展最主要的贡献是对脂肪烃的系统研究。从1862年起，他从煤焦油和石油中先分离出戊烷、己烷、庚烷和辛烷，仔细地测定了这些脂肪烷烃的沸点等物理常数，分析了它们的元素组成，并通过测定其蒸汽密度求出了其分子量。随后他继续对甲烷、乙烷、丙烷、丁烷直到辛烷都作了深入研究，又通过卤化、水解、氧化、酯化等反应制备并考察了这些烷烃的衍生物，如卤化物、饱和一元醇、脂肪酸、醛、酮及酯等，实现了一系列有机合成。这种系统的基础的研究，极大地丰富了人们对脂肪烃的认识。在他以前，化学家只对个别的、最低的几种烷烃进行过研究，人们对脂肪烃的认识是零散和无规律的。正是肖莱马开创了脂肪烃、包括高级烃在内的系统研究，可以说今天我们对脂肪烃的有关知识，最初就是由肖莱马提供的。为了了解和掌握脂肪烃的系统知识，肖莱马不仅付出了辛勤的劳动，而且还是冒着很大的风险的。由于各种脂肪烃的知识还是空白，实验研究中发生爆炸事故是难以避免的。对此，恩格斯描绘肖莱马时说：“那时候，他常常脸上带着血斑和伤痕来看我。跟脂肪烃打交道可不是闹着玩的;这些大部分还没有被认识的物质，总是在他手上爆炸，这样他就得到了不少光荣的伤痕。只是因为戴着眼镜，他才没有为此而丧失视力。”
1357年，德国化学家凯库勒提出了碳原子是四价和碳原子间可以相互连成键状的学说。这学说是有机化学的基本理论，也是有机化学发展的关键点。然而这学说的基本观点和思想并没有立即为广大化学家所接受，特别对于碳原子的四价是否等同，碳原子间又是如何相连。认识很不统一。最伤脑筋的是如何运用这一学说来解释有机化学中大量存在的异构现象。在当时有人就认为碳的四价是相异的，并以此来解释同分异构现象。有人认为乙烷存在CH3一CH3(甲基)和CH3一H(氢化乙基)两种异构物，并由此推广认为CnH2n+2烷烃也应有类似的两个系列的异构物。为此肖莱马选择了这一课题作为自己的攻关对象。1862-1864年3年里，他做了大量的相关实验，最后以雄辩的事实证明碳原子的四价的同一性，推翻了上述关于烷烃存在两个结构系列的假定，清楚地阐明正因为碳原子以其等同的四价与其它碳原子作不同的排列，才呈现出不同的结构而产生异构现象。肖莱马的这一工作对于化学结构理论的推广发展起了积极作用，同时也表明肖莱马在科学研究中是勇敢的和有革新精神的。肖莱马在弄清了异构现象后，转向了对同系物现象的研究。经过扎实、细致的实验研究，他发现了一条定律，恩格斯把它称为“CnH2n+2系列碳氢化合物的沸点定律”该定律指出烷烃分子随着碳原子的增加，沸点逐步升高，直链烷烃与具有同样碳原子数的支链烷烃相比，具有更高的沸点。这一定律清楚他说明有机物性质与其结构之间存在内在的联系，即有机物的性质受其化学结构所制约。
此外肖莱马在脂肪醇方面的研究也取得很大的成绩。他发现了将仲醇转变成伯醇的普遍反应，有人称这反应为肖莱马反应。这个反应后来在有机合成中得到广泛的应用。1872年，为了便于教学，他亲自编写了一本具有独创性的《碳化合物的化学教程》。这本书是完全按着有机化学结构理论而写成的优秀教利书，在欧洲很受欢迎。1877年，肖莱马和罗斯科合作编写了《化学教程大全》。这是一部百科全书式的化学教本，全书共9卷，到肖莱马去世后才出齐，至本世纪20年代先后发行了5版。恩格斯在谈到这本书时指出：“他的巨着化学教程，虽然是他和罗斯科合着的，但几乎完全是他一个人写的(这是所有的化学家知道的)，此书被认为是英国和德国目前最好的一部着作。”