Langmuir’in bilimsel yolculuğu, laboratuvar ortamındaki pratik sorunları evrensel teorilere dönüştürme yeteneğiyle öne çıkar. 1928 yılında yayımlanan Electrical Discharges Studies çalışmasında, iyonize gazların sadece yüklü parçacıklar topluluğu olmadığını, kolektif bir davranış sergilediğini ispatlamıştır. Bu davranış biçimine, biyolojideki kan plazmasına benzer şekilde taşıyıcı ve şekil değiştirici özelliğinden dolayı "plazma" adını vermiştir.
Sadece iyonlaşmış gazlarla sınırlı kalmamış, yüzey kimyası ve atomik yapı üzerine yaptığı çalışmalarla atomik hidrojen kaynağını bulmuş ve vakum tüplerinin gelişimine katkı sağlamıştır. Bilimsel yaklaşımı, teorik fiziği endüstriyel uygulama ile harmanlayan modern araştırmacı modelinin ilk örneklerinden biridir.