En tant que membre du clergé, Joseph Priestley était considéré comme un philosophe peu orthodoxe, il a soutenu la Révolution française et ses vues impopulaires ont fait brûler sa maison et sa chapelle à Leeds, en Angleterre en 1791. Priestley a déménagé en Pennsylvanie en 1794.
Joseph Priestley était un ami de Benjamin Franklin, qui, comme Franklin, expérimentait l'électricité avant de porter toute son attention à la chimie dans les années 1770.
Priestley a été le premier chimiste à prouver que l'oxygène était essentiel à la combustion et, avec le Suédois Carl Scheele, on lui attribue la découverte de l'oxygène en isolant l'oxygène à l'état gazeux. Priestley a nommé le gaz «air déphlogistiqué», rebaptisé plus tard oxygène par Antoine Lavoisier. Joseph Priestley a également découvert de l'acide chlorhydrique, de l'oxyde nitreux (gaz hilarant), du monoxyde de carbone et du dioxyde de soufre.
En 1767, Joseph Priestley a inventé le premier verre d'eau gazeuse synthétique (eau gazéifiée).
Joseph Priestley a publié un article intitulé Instructions pour imprégner l'eau avec de l'air fixe (1772), qui expliquait comment faire de l'eau gazeuse. Cependant, Priestley n'a exploité le potentiel commercial d'aucun produit à base d'eau gazeuse.
Le 15 avril 1770, Joseph Priestley enregistre sa découverte de la capacité de la gomme indienne à effacer ou effacer les marques de crayon de plomb. Il a écrit: "J'ai vu une substance parfaitement adaptée au but d'essuyer du papier la marque de crayon noir." Ce furent les premières gommes à effacer que Priestley appelait un "caoutchouc".