他提出了植物的矿质营养学说，发明了化肥，为人类农业生产作出了巨大贡献。
19世纪，在农业上如何恢复土地的肥力，改良土壤，合理施肥，解决吃粮问题，成了各国农业科学家的主要研究课题。
德国化学家李比希提出了植物的矿质营养学说，最早发明人工合成的无机化肥，为人类农业生产的发展作出了重要贡献。
李比希极力提倡无机物营养学说。1840年，他开始做大量实验，发现氮、氢、氧这三种元素是植物生长不可缺少的物质；而钾、苏打、石灰、磷等物质对植物的生长发育起一定的作用；还有硝、硅、氧化镁和水也是必不可少的。
于是，他开始研制含有这些无机盐和矿物质的人工合成的无机化肥，其中用于增产的肥料主要是氮肥、磷肥和钾肥。这一年，他成功研制出世界上第一批钾肥和磷肥。
李比希开始了一个具有历史意义的实验。他在德国北部，买了一片人们一直认为永远不能种粮食的贫瘠沙地，用来做种庄稼的实验。
他摸索出一套打破传统的耕作方法，购买了一大批石盐运往沙地，这些石盐里含有镁氯化合物和钙等矿物质。李比希请了许多工人，把他发明的一些白色晶体——磷肥和钾肥，与粘土、石盐加工混拌在一起，然后洒入沙土中，接着，就在这里种上了庄稼。
人们无法理解李比希的耕种方法，于是便纷纷议论：“真是新鲜事，沙地里能种庄稼，闻所未闻！”“沙土里加盐会长粮食，这真是魔术师变戏法！”
过了一段时间，农民们惊奇地发现，那块被废弃的“不毛之地”，竟然奇迹般地长出了绿油油的一片庄稼，而且越长越茁壮。转眼，大麦、黑麦和土豆等迎来大丰收。“不毛之地”的收成胜过了农民在良田里种下的庄稼。
李比希实验的成功，征服了全国的农民，大家把他比作神仙。“李比希化肥”逐渐得到推广，并在世界范围广泛运用，开始造福人类。
化肥的出现，有效地解决了有机肥源的不足，对改良土壤，促进农作物增产增收，推动农业的发展，解决世界粮食问题，具有划时代的意义。