À côté de son travail en chimie organique, qui inclut aussi des recherches sur la santonine[3], un vermifuge extrait des fleurs de certaines espèces d'armoise, il s'intéresse aussi à la philosophie de la chimie dans son mémoire Sunto di un corso di Filosofia chimica (1858). Il y insiste sur la distinction, précédemment émise par Amedeo Avogadro sous forme d'hypothèse, entre le poids moléculaire et atomique et montre comment le poids atomique des éléments contenus dans des composés volatils peut être déduit de la connaissance de leur chaleur spécifique et comment le poids atomique des composés dont la densité de vapeur est inconnue peut aussi être déduite de la chaleur spécifique. Ce travail d'une importance fondamentale pour la théorie atomique de la chimie lui vaut la médaille Copley en 1891 ainsi qu'une place de sénateur au sénat italien, et Mendeleïev le considère pour cela comme son précurseur[4]. Cannizzaro est devenu membre étranger de la Royal Society le .
(en) Zingales R.: Stanislao Cannizzaro and the Development of Chemistry in Palermo from 1862 to 1871., in Chemistry, Special Issue: 100th Anniversary of SCI, Volume 15, Issue 32, pages 7760–7773, August 10, 2009.
(it) Stanislao Cannizzaro, in Gianfranco Scorrano : La chimica italiana, Padoue, 2008, p. 21-23.
Stanislas Cannizzero. Nécrologie, in : in :L'Année scientifique et industrielle : ou Exposé annuel des travaux scientifiques, des inventions et des principales applications de la science à l'industrie et aux arts, qui ont attiré l'attention publique en France et à l'étranger, par Louis Figuier, Librairie de L. Hachette et Cie (Paris), 1857-1914, p. 379. lire en ligne sur Gallica
(it) Stanislao Cannizzaro : scritti vari e lettere inedite nel centenario della nascita par l'Associazione italiana di chimica generale ed applicata, Tip. Leonardo da Vinci (Roma), 1926 , lire en ligne sur Gallica.