Он первый доказал, что напряженность земного магнетизма изменяется в различных широтах, уменьшаясь от полюсов к экватору, открыл внезапные возмущения магнитной стрелки («магнитные бури»), происходящие, как показали позднейшие исследования, одновременно в различных точках земного шара под влиянием неразгаданных еще причин.
Он показал, что магнитный экватор (линия, соединяющая пункты, где магнитная стрелка стоит горизонтально) не совпадает с астрономическим. В работе, предпринятой вместе с французским физиком и астрономом Био, Гумбольдт пытался определить местонахождения магнитного экватора, но недостаток данных заставил их предположить, что он идет параллельно географическому экватору. Позднейшие исследования показали, что магнитный экватор есть неправильная кривая линия, различные пункты которой удалены на разные расстояния от географического экватора.
Гумбольдт обобщил все знания того времени о морских течениях. Он первый указал на существование годовых колебаний в перемещении экваториальных морских течений, обследовал и нанес на карту течение, идущее вдоль западного побережья Южной Америки, которое впоследствии получило его имя. Гумбольдту принадлежат первые идеи по вопросу о температурах на больших глубинах океана. Он считал, что существование слоя холодной воды на глубинах океана в низких широтах доказывает существование глубинных течений, идущих от полюсов к экватору. Отсюда он делал вывод, что вся масса воды Мирового океана находится в постоянном движении.
Во время американского путешествия он проделал обширные исследования по этнографии, археологии, истории, экономике и политическому состоянию различных стран и народов. Количество высказанных им по этим вопросам идей так велико, что в настоящее время мы не можем отдать себе отчет, чем мы обязаны Гумбольдту в этих отраслях знания.
Гумбольдт разработал методику полевых географических исследований, отсутствие которой тормозило развитие науки. Это была методика комплексных исследований, ставшая образцом для географических экспедиций XIX века.
Гумбольдт стремился явления, встретившиеся в одном месте, прослеживать в сравнительном порядке по всей поверхности Земли, явления одного царства природы связывать с явлениями других царств природы; это позволяло ему устанавливать причинность явлений природы.
Величайшим достижением Гумбольдта было открытие закона климатической зональности и обусловленного ею зонального распространения живых организмов.
