Reynolds nổi tiếng nhất về nghiên cứu những điều kiện mà dòng chảy nhiều chất lỏng trong ống chuyển đổi từ dòng chảy tầng sang dòng chảy rối. Năm 1883 Reynolds đã chứng minh sự chuyển đổi thành dòng chảy rối qua một thí nghiệm trong đó ông đã kiểm tra hành vi của nước chảy với các tốc độ khác nhau giá bằng cách sử dụng một vòi phun nước nhuộm nhỏ bơm vào trung tâm của dòng chảy trong một ống lớn hơn.

Ông lớn hơn được làm bằng kính nên hành vi của dòng chảy nước nhuộm có thể được quan sát, và ở cuối ống có một van để thay đổi vận tốc nước bên trong ống. Khi tốc độ thấp, lớp nước nhuộm vẫn riêng biệt trong toàn bộ chiều dài của cái ống. Khi tốc độ được tăng lên, lớp nước nhuộm vỡ ra ở một thời điểm nhất định và khuếch tán toàn bộ mặt cắt chất lỏng. Thời điểm mà nó xảy ra là thời điểm chuyển đổi từ dòng chảy tầng sang rối.

Từ những thí nghiệm này số Reynolds không thứ nguyên được đưa ra—tỷ lệ của lực quán tính trên lực nhớt. Reynolds cũng có đề xuất cái mà bây giờ được gọi là phương trình trung bình Reynolds Navier-Stokes của dòng chảy rối, trong đó các đại lượng như vận tốc được thể hiện bằng tổng của các thành phần thay đổi và trung bình. Phép trung bình này cho phép mô tả 'khối' của dòng chảy rối, ví dụ bằng cách sử dụng phương trình trung bình Reynolds Navier-Stokes.

Đóng góp của Reynolds cho cơ học chất lưu vẫn được sử dụng trong kết kế tàu ("kiến trúc sư hải quân"). Khả năng để làm một mô hình tàu cỡ nhỏ, và đưa ra dữ liệu dự đoán hữu ích đối với tàu cỡ lớn, trực tiếp phụ thuộc vào làm thực nghiệm áp dụng quy tắc rối Reynolds trong tính toán ma sát kéo, cùng với một đúng ứng dụng của William Froude về lý thuyết năng lượng và truyền sóng hấp dẫn. Reynolds đã có những bài viết về thiết tàu xuất bản ở Viện kiến trúc sư Hải quân.