Prowadził badania eksperymentalne w dziedzinie psychologii rozwojowej, głównie procesów poznawczych (głośne studia nad rozwojem inteligencji dziecka), jednocześnie — badania porównawczo-historyczne rozwoju nauk. Sformułował teorię rozwoju poznania, która głosi, że istota tego procesu polega na jakościowych zmianach w obrębie struktur poznawczych (pojęć, systemów interpretacyjnych), za pomocą których ujmujemy rzeczywistość, dokonujących się w toku uzupełniających się procesów adaptacyjnych (asymilacji i akomodacji).
Pozostawił wielu uczniów i następców, rozwijających jego idee w tzw. nurcie postpiagetowskim i neopiagetowskim.
Ważniejsze prace: Mowa i myślenie u dziecka (1923, wydanie polskie 1929, wznowienie 1992), Narodziny inteligencji dziecka (1936, wydanie polskie 1966), La psychologie de l'intelligence (1947), Dokąd zmierza edukacja (1948, wydanie polskie 1977), Introduction à l'épistémologie génétique (1949–50), Mądrość i złudzenia filozofii (1965, wydanie polskie 1967), Biologia i poznanie (1967, wydanie polskie 1982), Strukturalizm (1968, wydanie polskie 1972), Psychologia i epistemologia (1971, wydanie polskie 1977), Równoważenie struktur poznawczych (1975, wydanie polskie 1981).