Er arbeitete hauptsächlich auf dem Gebiet der Mechanik, Elastizität, Plastizitätstheorie, Hydrostatik und Hydrodynamik. In Frankreich war er zu seiner Zeit eine der führenden Autoritäten in Mechanik. 1843 veröffentlichte Barré de Saint-Venant eine korrekte Herleitung der Navier-Stokes-Gleichungen, zwei Jahre bevor George Gabriel Stokes dies tat. Er erweiterte Naviers Theorie der Balkenbiegung (1864), behandelte die Torsion elastischer Zylinder und untersuchte nichtstationäre Strömungen in offenen Kanälen. Er gab auch eine französische Übersetzung der Elastizitätstheorie von Alfred Clebsch heraus.
Saint-Venant führte in Frankreich einen Kalkül mit Vektoren ein. Da er diesen 1845, ein Jahr nach Hermann Grassmann, veröffentlichte, aber behauptete, ihn schon seit den 1830er Jahren benutzt zu haben, kam es zu einem Prioritätsstreit.
Karl-Eugen Kurrer: Accueil fait à la théorie de la torsion de Saint-Venant dans la littérature technique allemande jusqu’en 1950. In: Construction Métallique, 2002, Band 39, Heft 1, S. 5 f.
Karl-Eugen Kurrer: The History of the Theory of Structures. Searching for Equilibrium. Ernst & Sohn, 2018, ISBN 978-3-433-03229-9, S. 541 ff., S. 549 f., 950 f. und S. 1056 (Biografie).
↑Holger Krahnke: Die Mitglieder der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen 1751–2001. Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2001, ISBN 3-525-82516-1, S. 209 (= Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen, Philologisch-Historische Klasse. Folge 3, Band 246 = Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften in Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. Folge 3, Band 50).