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최소작용원리를 처음으로 고안했다. 1731년 파리 과학 아카데미의 회원이 되었으며, 그 이듬해 뉴턴의 중력이론을 프랑스에 도입했다(→ 고전역학).

1736년 라플란드까지 탐사대를 이끌고 자오선을 따라 위도 1°의 길이를 측정해 지구가 타원체(楕圓體 : 양극에서 평평한 구)라는 뉴턴의 생각을 증명했다. 이 탐사의 성공으로 프리드리히 대왕의 눈에 띄어 베를린으로 초청되었다. 1741년 베를린 과학 아카데미의 회원이 되었으며, 1745~53년 회장으로 있었다.

과학 아카데미의 회보에 수학논문을 기고했고, 지리학·천문학·우주론에 대해 6권 이상의 책을 출판했다. 생물학적 종에 대한 연구에서 돌연변이의 개념을 예측했다.

1744년 최소작용원리를 제창했으며, 뒤에 〈우주론 시론 Essai de cosmologie〉(1750)에 발표했다. 그의 원리는 우주법칙들을 통일시키려는 바람으로 신의 존재에 대한 증명과 함께 결합되었다. 그러나 프랑스의 수학자 파트릭 콩트 다르시가 그 주장의 잘못된 점을 찾아냈으며, 독일의 수학자 사무엘 쾨니히는 라이프니츠의 논문을 표절했다고 비난했다. 뒤이은 논쟁에서 스위스 태생의 뛰어난 수학자 레온하르트 오일러가 그를 지지했으나, 한때 그를 지지했던 볼테르가 그를 '지구를 평평하게 한 사람'이라고 심하게 조롱했기 때문에 1753년 베를린을 떠났다.