Setelah melakukan penelitian dan eksperimen rahasia, Emilie mencoba menyerahkan makalah fisika terobosannya ke Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis pada 1737. Melalui makalah itu, dia memprediksi mengenai keberadaan radiasi inframerah.
Voltaire, seorang penulis terkemuka dari pencerahan Perancis mengakui bakat Emilie dan pada 1738, keduanya berkolaborasi menerbitkan "Elemen Filsafat Newton".
Mengutip Physics World, 10 Juni 2004, kebijakan diskriminatif membuat buku terbitan itu hanya mencantumkan nama Voltaire saja di halaman judul.
Sebagai penghormatan kepada Emilie du Chatelet, bagian depan buku mereka mengilustrasikan Emilie melalui sosok dewi kebenaran yang sedang memegang cermin.
Buku perintis ini menguraikan fisika Newton yang kompleks menjadi istilah-istilah yang mudah dipahami secara umum oleh pembaca Perancis.
Buku itu sangat berpengaruh karena mampu membujuk para peneliti Perancis untuk meninggalkan pahlawan nasional mereka sendiri, René Descartes, dan beralih kepada Newton serta teori-teorinya.
Pada 1740, Emilie mempublikasikan karyanya secara anonim berjudul "The Foundations of Physics", sebuah karya filsafat alam yang menggabungkan fisika Newton dengan metafisika.
Karyanya memainkan peran penting dalam penerimaan fisika Newton di seluruh Eropa.
Meskipun anonim, Emilie terus merevolusi fisika modern dengan menerjemahkan "Principia" sebuah manifesto teori Newton untuk hukum gerak dan gravitasi.
Terjemahan ini diterbitkan secara anumerta pada 1759, dan menjadi terjemahan versi Perancis terkemuka hingga kini.
Emilie dapat menjelaskan versi baru dari fisika Newton dengan memecahkan masalah penggambaran gaya dan gerakan. Meski diterbitkan secara anonim, bukunya mendapat ulasan cemerlang di jurnal bergengsi.
Selanjutnya, dia tertarik dengan kalkulus.
Emilie menerjemahkan geometri Newton ke dalam aljabar kontinental baru. Akhirnya, dia berhasil merangkum penelitian matematika dan melakukan pembuktian eksperimental atas teori Newton.
Sebagai pendatang baru, Emilie mengubah matematika kompleks menjadi prosa yang elegan, dilengkapi dengan contoh-contoh yang dibuatnya sendiri.
Emilie hamil pada usia 43 tahun. Ini adalah kehamilan yang berisiko mengingat usianya.