Werner appliqua la superposition dans une classification similaire à celle de Johann Gottlob Lehmann. Il croyait que la Terre pouvait être divisée en cinq formations :
Le concept de base de la géologie de Werner réside en la croyance en un océan englobant tout, puis graduellement régressant jusqu'à sa situation actuelle tout en précipitant et déposant virtuellement toutes les roches et minéraux de la croûte terrestre. La mise en relief de cet océan initialement universel donna naissance au terme Neptunisme qui s'appliqua au concept et devint virtuellement synonyme de l'enseignement de Werner, bien que le concept soit né en France avec Jean-Étienne Guettard. Un océan universel mena directement à l'idée de formations universelles, ce que croyait Werner pouvait être reconnu sur les bases de la pétrologie et les lois de la superposition. Il forgea le terme géognosie (connaissance de la Terre) pour définir une science basée sur la reconnaissance de l'ordre, de la position et des relations entre les couches formant la Terre. Werner croyait que la géognosie représentait des faits et non la théorie. Ils résistaient à la spéculation, et finalement la géognosie et le Neptunisme de Werner aboutirent à un dogme, cessant alors de contribuer à une plus grande compréhension de l'histoire de la Terre.
Werner était certainement le géologue le plus influent de la première partie de la Révolution industrielle. Ces aptitudes extraordinaires de conférencier attirèrent des étudiants de toute l'Europe, qui retournaient ensuite dans leurs pays d'origine et appliquaient ses enseignements et concepts. Ces applications fomentaient immédiatement le débat, particulièrement sur l'origine du basalte, et dont on fait communément référence comme la controverse Neptuniste-Plutoniste. Cette controverse fut le point focal d'une grande part de l'activité en géologie de la fin du XVIIIe siècle et du XIXe siècle.
Il a eu comme élève Johann BREITHAUPT.
Une variété de scapolite connue sous le nom de wernerite a été nommée en son honneur.
On lui doit la description de plusieurs espèces minérales dont :