Nel 1841 collaborò alla fondazione della Chemical Society of London, uno dei primi casi di istituto al servizio delle scienze chimiche, che diede l'esempio ai francesi (1857), tedeschi (1867) e statunitensi (1876). Di tale istituto divenne il primo presidente.[1][2]
I suoi studi spaziavano in diversi campi e gli valsero due medaglie reali nel 1837 e 1863, la medaglia reale "Copley" nel 1862 e il premio "Jecker" dell'accademia delle scienze di Parigi nel 1862.[3]
Uno dei suoi più grandi successi, fu la legge sull'effusione dei gas, anche nota come legge di Graham. Altri suoi studi riguardarono l'assorbimento di sostanze gassose in liquidi e solidi, oltre a sistemi colloidali ed emulsioni.[4]
