Une partie de ses travaux furent consacrés à l'industrie. Il fut par exemple ingénieur conseil auprès de la Société des chaux et ciments Pavin de Lafarge. Sa thèse de doctorat fut consacrée à ce sujet : « Constitution des mortiers hydrauliques ».
D'une manière typique des scientifiques et ingénieurs de son époque, il avait une vision très scientifique de l'industrie. Dans le numéro un de la Revue de Métallurgie, il publia un éditorial décrivant ses convictions sur le sujet. Il a été l'un de ceux qui diffusèrent les théories de Frederick Winslow Taylor. Il publia en 1928 d'ailleurs un livre sur le sujet intitulé : « Le taylorisme ».
Politiquement, il était conservateur. En 1934, il prit position dans la revue bruxelloise Revue Économique Internationale contre la loi française sur la durée hebdomadaire de travail de quarante heures. Contrairement à d'autres scientifiques de son époque et malgré certaines convictions anti-parlementaristes, il se tint à l'écart des mouvements d'extrême droite.
Il fut l'un des fondateurs de la Revue de Métallurgie. Très actif dans le cadre de la Société d'encouragement pour l'industrie nationale, qu'il dirigea de 1903 à 1905, il succédera à Oscar Linder à sa présidence. Il y encouragera la recherche, industrielle et l'organisation rationnelle du travail, avec le concours de la famille Michelin. En comparaison avec l'industrie allemande, qui l'inquiète, il dénoncera la carence en formation de la maîtrise industrielle française et demandera le développement d'écoles professionnelles. Il appellera les ingénieurs français à être beaucoup plus présents dans ses ateliers.
En chimie, Henry Le Chatelier est connu pour :
Il publia environ trente communications sur ces sujets entre 1884 et 1914.
Ses résultats sur les équilibres chimiques furent présentés en 1885 à l'Académie des sciences à Paris.
Il effectua de nombreux travaux en métallurgie et a notamment donné son nom à l'effet Portevin-Le Chatelier. Il créa en 1893 au sein de la Société d'encouragement pour l'industrie nationale un comité des alliages. Il se créa ainsi autour de lui un pôle d'études et de recherches sur les alliages auquel participa par exemple Georges Charpy.
Il doit sa renommée à la loi sur les équilibres chimiques :
Cette loi qualitative permet de prévoir le déplacement d'équilibre d'une réaction chimique.
Exemple : influence de la concentration
Soit la réaction en équilibre
2SO2 (gaz) + O2 = 2SO3 (gaz).
Si l'on augmente la pression partielle de dioxyde de soufre (SO2) l'équilibre tendra à se déplacer vers la droite pour diminuer la pression partielle de dioxyde de soufre (loi expérimentale de Le Chatelier).
Voir la Loi expérimentale de Van't Hoff pour l'influence de la température sur l'équilibre d'une réaction.