Il découvre les imides, la dulcite, l'anthracène, l'acide phtalique et identifie l'acide carbolique.
Il invente une nomenclature systématique pour la chimie organique basée sur le regroupement des atomes en molécules et détermine comment les molécules se combinent dans les réactions chimiques. Il étudie avec Jean-Baptiste Dumas les phénomènes de substitution et est un des pionniers de la théorie atomique. Il travaille également avec Charles Frédéric Gerhardt.
Louis Pasteur eut la chance de le rencontrer. D'après Yves Robin et Gerald L. Geison , Auguste Laurent fut l'initiateur des thèses de cristallographie de Louis Pasteur, présentées en 1847. D'après George B. Kauffman et Robin D. Myers , Louis Pasteur reconnaissait, au départ, l'apport d'Auguste Laurent pour ses travaux de cristallographie mais ce fut pour l'ignorer ensuite .