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Es considerado el padre de la geología, y expuso los principios básicos en una conferencia pronunciada en 1785 y publicada en 1795 con el nombre de "Teoría de la Tierra". En ésta exponía que la Tierra tenía un desarrollo cíclico y lento. También enriquecía los conceptos del Neptunismo, proponiendo el fuego interno como proceso creador.
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1814 -1834. Este geógrafo, astrónomo, humanista, naturalista y explorador afirmaba que el Viejo y el Nuevo Mundo se habían separado debido a los efectos de las aguas caídas en el Diluvio Universal que, circulando de norte a sur, habían excavado el Atlántico.
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Este junto a Sir James Alfred Ewing y Thomas Gray comenzaron a estudiar los terremotos y formaron la Sociedad Sismológica de Japón y la sociedad financió la invención de sismógrafos para detectar y medir terremotos. A John Milne se le acredita la invención del sismógrafo de péndulo horizontal en 1880.
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Presentó la primera prueba convincente de la distribución en capas del interior de la Tierra. El límite que descubrió separa los materiales de la corteza terrestre del manto subyacente y se denominó "Discontinuidad de Moho". Estimó que el espesor de la capa superior es de aproximadamente 54 km.
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Propuso la hipótesis científica la "Deriva Continental" (en su publicación "El Origen de los Continentes") que dice que los continentes alguna vez estuvieron juntos y se habían separado paulatinamente.
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Sistema de Vening-Meinesz: hipótesis de flotación regional. Este sistema entiende la compensación isostática como un fenómeno regional y no local. Considera zonas con raíces y sin raíesy el nivel de compesación isostático no lo sitúa entre el manto y la corteza sino en la astenosfera.
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Propuso una hipótesis basada en que bajo la corteza terrestre había un mar de roca fundida (manto) y que ascendían en forma de lava que caían formando chorros de roca fundida a elevadas temperaturas lo que daba lugar a los volcanes. Del interior de la tierra ascendían estas corrientes de convección de lava que tenían la suficiente fuerza para mover los continentes.
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Publicó una lista de diez líneas de evidencia a favor de la existencia de dos supercontinentes, Laurasia y Gondwanaland, separados por un océano de nombre Tethys el cual dificultaria la migración de floras.
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Marie Tharp y Bruse Essen elavoraron un mapa de fondos oceánicos con los datos recopilados de los científicos anteriores.
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Realizó un trabajo titulado "Historia de las Cuencas Oceánicas", en él propuso que las cordilleras oceánicas centrales marcaban regiones donde un magma cálido se elevó hasta cerca de la superficie. Además sugirió que la expulsión de magma en las cordilleras separó el suelo oceánico de las cordilleras como una banda deslizante.
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Propuso la teoría del Ciclo Supercontinental que postula que cada 400-500 milones de años todas las masas de la Tierra emergidas se unen, formando un supercontinente (Pangea como lo llamó Wegener). Esto ha ocurrido varias veces a lo largo de la historia de la Tierra. El supercontinente impide la liberación del calor interno, por lo que se fractura y comienza un nuevo ciclo, mientras tanto las cuencas oceánicas se crean y destruyen en cada ciclo.
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Mathews y su becario Fred Vine publicaron el artículo "Anomalías magnéticas en las dorsales oceánicas" en la revista Nature; donde revelaron un patrón de anomalías magnéticas que corrían en líneas paralelas y virtualmente simétricas en cada lado de la dorsal oceánica en el norte del oeano índico. La explicación más plausible para estas anomalías requería asumir que el campo magnético terrestre había cambiado su polaridad repetidas veces en el tiempo.
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Consiguió el primer perfil magnético de la dorsal del pacífico.
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Gracias a éste autor se conoce que la acumulación de sedimientos en los fondos oceánicos y el aumento de la densidad, producto de la contracción térmica al enfriarse la corteza, provocan un aumento del peso de la corteza en esas zonas provocando el hundimiento de la corteza y facilitando el proceso de subducción.
