Az optikai kísérleteivel vált ismertté.
Fizeau a Nap színképének infravörös részét tanulmányozva megoldást talált a csillagok hullámhossz-eltolódására. Ő volt az első, aki meghatározta az infravörös sugarak hullámhosszát. 1849-ben nagy pontossággal meg tudta mérni a fény sebességét. Ezen kísérleteit mind vízben, mind levegőben elvégezte.
Elismerései