Som prästman ansågs Joseph Priestley vara en oortodoks filosof, han stödde den franska revolutionen och hans opopulära åsikter orsakade att hans hem och kapell i Leeds, England, brände 1791. Priestley flyttade till Pennsylvania 1794.
Joseph Priestley var en vän till Benjamin Franklin, som liksom Franklin experimenterade med elektricitet innan han uppmärksammade sin kemi på 1770-talet.
Priestley var den första kemisten som bevisade att syre var väsentligt för förbränningen och tillsammans med svensken Carl Scheele krediteras upptäckten av syre genom att isolera syre i dess gasformiga tillstånd. Priestley kallade gasen "dephlogisticated air", senare bytt namn på syre av Antoine Lavoisier. Joseph Priestley upptäckte också saltsyra, kväveoxid (skrattgas), kolmonoxid och svaveldioxid.
1767 uppfann det första drickbara människofabrikerade kolsyrade vattnet (sodavatten) av Joseph Priestley.
Joseph Priestley publicerade ett papper som heter Vägbeskrivning för impregnering av vatten med fast luft (1772), vilket förklarade hur man gör sodavatten. Priestley utnyttjade dock inte affärspotentialen för några sodavattenprodukter.
15 april 1770 registrerade Joseph Priestley sin upptäckt av det indiska tandköttets förmåga att gnida ut eller radera blyertspenna. Han skrev, "Jag har sett ett ämne utmärkt anpassat till syftet att torka av papperet märket av svart blyertspenna." Dessa var de första radern som Priestley kallade "gummi".