En la seva tesi doctoral Bekétov descrigué com la concentració dels reactius químics afecta alel sentit de la reacció, anticipant-se així a les conclusions de la [[llei d'acció de masses]]. Descobrí que les reaccions químiques tenien dues direccions i donà una definició correcta per l'estat d'equilibri. Bekétov descobrí el desplaçament d'hidrogen pels metalls en dissolucions de les seves sals i que mostrar que l'activitat química dels gasos depèn de la pressió. Establí que el [[magnesi]] i el [[zinc]] desplacen altres metalls de les seves sals a altes temperatures. Entre 1859 i 1865 demostrà que l'[[alumini]] redueix els metalls a partir dels seus [[òxid]]s a altes temperatures, fenomen que donaren fonament a l'[[aluminotèrmia]], tècnica ara àmpliament utilitzada en [[metal·lúrgia]]. Desenvolupà una "sèrie de desplaçament de metalls", que més tard resultà ser la mateixa que la sèrie d'elèctrodes de potencial.
Bekétov defensà la física-química com una nova ciència i el 1864 creà el departament de física-química a la [[Universitat de Khàrkiv]].
