Vào tháng 7 năm 1739, ông đã đóng góp đầu tiên của mình vào lĩnh vực toán học, chỉ ra những sai sót mà ông đã phát hiện trong Analysis démontrée (xuất bản năm 1708 bởi Charles-René Reynaud) trong một thông tin gửi tới Viện Hàn lâm Khoa học Pháp. Vào thời điểm L'analysis démontrée là một tác phẩm tiêu chuẩn, chính d'Alembert đã sử dụng để nghiên cứu nền tảng của toán học. D'Alembert cũng là một học giả Latin của một số ghi chép và đã làm nên một bản dịch tuyệt vời của Tacitus trong phần còn lại của cuộc đời mình, ông đã được khen ngợi rộng rãi bao gồm cả của Denis Diderot.

Năm 1740, ông đã trình bày công trình khoa học thứ hai ở lĩnh vực cơ học lưu chất trong tác phẩm Mémoire sur la réfraction des corps solides, được Clairaut công nhận. Trong tác phẩm, d'Alembert giải thích về mặt lý thuyết hiện tượng khúc xạ.

Năm 1741, sau nhiều lần thất bại, d'Alembert đã được bầu vào Viện Hàn lâm khoa học. Ông sau đó được bầu vào Học viện Béclin năm 1746 và là một Thành viên của Hiệp hội Hoàng gia vào năm 1748.

Năm 1743, ông xuất bản tác phẩm nổi tiếng nhất của ông, Traité de dynamique, trong đó ông đã phát triển luật chuyển động của riêng mình.

Khi Encyclopédie được hình thành vào cuối những năm 1740, d'Alembert đã tham gia làm đồng biên tập (cho toán học và khoa học) với Diderot và phục vụ cho đến khi một loạt các cuộc khủng hoảng làm gián đoạn tạm thời việc xuất bản vào năm 1757. Ông là tác giả của hơn một nghìn bài báo cho nó, Bao gồm bài Sơ khảo nổi tiếng. D'Alembert "đã bác bỏ nền tảng của chủ nghĩa duy vật" khi ông "nghi ngờ liệu có tồn tại bên ngoài chúng ta bất cứ điều gì tương ứng với những gì chúng ta cho là chúng ta thấy." Bằng cách này, D'Alembert đồng ý với nhà tư tưởng Berkeley và dự đoán chủ nghĩa lý tưởng siêu việt của Kant.

Năm 1752, ông viết về cái gọi là nghịch lý D'Alembert: lực cản trên một vật chìm trong lưu chất không nhớt, không nén được bằng không.

Năm 1754, d'Alembert được bầu làm thành viên của Viện hàn lâm, ông trở thành Thư ký Thường trực ngày 9 tháng 4 năm 1772.

Năm 1757, trên một bài báo ở cột thứ bảy của Bách Khoa toàn thư, ông đã cho biết là các linh mục ở Geneva đã chuyển từ học thuyết của Calvin theo học thuyết của Socinus. Dựa trên thông tin được cung cấp bởi Voltaire. Các mục sư của Geneva đã phẫn nộ và chỉ định một hội đồng để trả lời những cáo buộc này. Dưới áp lực của Jacob Vernes, Jean-Jacques Rousseau và những người khác, d'Alembert cuối cùng đã bào chữa rằng ông coi bất cứ ai không chấp nhận Giáo hội Rôma là một người theo học thuyết của Socinus, và đó là tất cả những gì ông muốn nói, và ông đã không tham gia vào nghiên cứu thêm về bách khoa toàn thư sau khi ông trả lời phê bình.

Ông được bầu làm Thành viên Danh dự Nước ngoài của Học viện Nghệ thuật và Khoa học Hoa Kỳ vào năm 1781.