Исследования Юнга в области оптики легли в основу его статьи Механизм глаза (The Mechanism of the Eye, 1800), в которой он дал объяснение природе аккомодации, астигматизма и цветового зрения. В 1801 при поддержке Б.Румфорда Юнг был назначен профессором Королевского института, где за период с 1801 по 1803 прочитал цикл лекций, изданных впоследствии под названием Лекции по натуральной философии и механическому искусству (Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts, 1807). Юнг один из создателей волновой теории света. Он впервые указал на усиление и ослабление звука при наложении звуковых волн и предложил принцип суперпозиции волн. В 1801 объяснил явление интерференции света, дал интерпретацию колец Ньютона. Выполнил первый эксперимент по наблюдению интерференции, получив два когерентных источника света (1802). В 1803 попытался объяснить дифракцию света. Высказал гипотезу о поперечности световых колебаний, открыл интерференцию УФ-лучей, измерил длины волн света разных цветов. В теории упругости Юнгу принадлежат исследования деформации сдвига. Он же ввел характеристику упругости модуль растяжения и сжатия (модуль Юнга).
С 1811 и до конца жизни Юнг работал врачом в больнице Св. Георгия в Лондоне. Юнга интересовали проблемы лечения туберкулеза, он занимался изучением функционирования сердца, работал над созданием классификации болезней. С 1814 по 1825 Юнг написал около 60 глав для приложения к четвертому изданию «Британской энциклопедии». Состоял консультантом при Адмиралтействе (1814), был секретарем Бюро долгот, редактором «Морского альманаха» (18141829), советником по весам и мерам при парламенте. Вывел формулу для составления таблиц смертности, необходимых в страховом деле (1826).
Юнг попытался также составить египетский словарь. В 1823 предложил интерпретацию некоторых египетских иероглифов, выяснил значение ряда знаков Розеттского камня. Умер Юнг в Лондоне 10 мая 1829.
Юнг Т. О теории света и цветов. В кн.: Классики физической науки. М., 1989