Fue uno de los primeros filósofos naturales de la era moderna en realizar experimentos con la electrostática, el magnetismo, y dio avances en la termodinámica realizando para tal fin incontables experimentos que describía con todo lujo de detalles en su obra. Definió el término de fuerza eléctrica, el fenómeno de atracción que se producía al frotar ciertas sustancias. A través de sus experiencias clasificó los materiales en conductores y aislantes e ideó el primer electroscopio.
Descubrió la imantación por influencia, y observó que la imantación del hierro se pierde cuando se calienta al rojo. Estudió la inclinación de una aguja magnética concluyendo que la Tierra se comporta como un gran imán.
Su principal obra fue [Guilielmi Gilberti Colcestrensis, Medici Londinenses] De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure; Physiologia noua, plurimis & argumentis, & experimentis demostrata (Sobre el imán y los cuerpos magnéticos y sobre el gran imán la Tierra) publicada en Londres en el año 1600, conocido popularmente como "De Magnete".
El último libro que apareció fue un volumen titulado [Guilielmi Gilberti Colcestrensis, Medici Regii] De Mundo Nostro Sublunari Philosophia Nova. Opus posthumum, Ab Authoris fratre collectum pridem & dispositum, nunc Ex duobus Mss.. codicibus editum., mejor conocido como "De Mundo" publicado en Ámsterdam en 1651 este trata de una recopilación de escritos preparada por su hermanastro William Gilbert de Melford, que constaba de dos partes bien diferenciadas: "Physiologia Nova Contra Aristotelem”, donde desarrolla temas cósmicos y astronómicos; y “Nova Meteorologia contra Aristotelem”, que trata fenómenos naturales como los vientos, las mareas, las nubes, el arco iris y los cometas.
En su honor se nombró la unidad de fuerza magnetomotriz en el sistema CGS, que corresponde a la necesaria para hacer pasar un flujo de un Weber en una reluctancia de un Oersted (1 gilbert = 0,79577 ampere • vuelta).
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