Obtuvo el Premio Nobel de Física en 1926 por sus trabajos sobre la estructura discontinua de la materia en especial por el descubrimiento del equilibrio de sedimentación.
 

Perrin llevó a cabo una investigación en profundidad del movimiento molecular descubierto por Robert Brown (1827), llamado movimiento browniano, consistente en un movimiento caótico y aleatorio de partículas ínfimas en suspensión en un líquido. Estas partículas se mueven como consecuencia de los choques con las moléculas del líquido que a su vez lo hacen a causa de la excitación térmica. El mérito de Perrin consistió en medir el equilibrio de sedimentación, sobre el que influyen tanto la fuerza de la gravedad como el movimiento brauniano, y en deducir, a partir de la distribución de la densidad en función de la altura, el tamaño de los átomos que participan en el fenómeno.

    En 1895, el francés Jean  Perrin demostró que los rayos canales consistían en partículas cargadas positivamente, pues sufrían desviaciones hacia la placa negativa de un campo eléctrico externo. A estos rayos J.J.Thompson les dio en 1907 el nombre de rayos positivos.