氧的發(fā)現(xiàn)催化了化學革命，使人們了解了何謂元素、化合物，以及化學反應中的物質(zhì)不滅原理，而這些概念又帶來了今日的染料、塑膠、肥料以及“設計師藥”（譯者注：一種為逃避法規(guī)而改變化學成分、但效果與禁藥相同的藥物）。普里斯特利在他生前就見證了這個革命的誕生。由于拉瓦謝（他很快就死于斷頭臺上）的遠見，才得以用他的新元素——氧的反應，來解釋普里斯特利的主要發(fā)現(xiàn)。具有諷刺意味的是，普里斯特利對宗教與政治抱著革命性的信仰，且?guī)缀跏顾兔?，然而他對燃素理論卻到死都還緊抱不放。他最后的狂誕之作乃是《 確立燃素論并反駁水的組成 》（The Doctrine of Phlogiston established and that of the Composition of Water refuted）。同樣具有諷刺意味的是，普里斯特利和拉瓦謝兩人都訴諸簡樸的科學美學來支持自己的論述。對普里斯特利而言，拉瓦謝不過是在把玩裝了新元素的潘多拉盒子；對拉瓦謝來說，普里斯特利則只是守著一個累贅而沒有實質(zhì)意義的物質(zhì)不放。如今我們知道，歷史是站在拉瓦謝這邊的。

普里斯特利也發(fā)現(xiàn)了光合作用，雖然他并沒有對其完全理解。當時的常識認為，人和動物如果被封閉太久，沒有接觸新鮮空氣的話，就會死掉。普里斯特利和其他人一樣，認為植物也適用這個道理，只不過他相信假設必須經(jīng)過實驗的檢驗。1771年，他在水上的一個密閉容器里種了一株薄荷，卻意外發(fā)現(xiàn)它生長得很茂盛。他測試了容器里的空氣，發(fā)現(xiàn)它能使蠟燭燃燒，老鼠也能存活。普里斯特利備感好奇，于是拿蠟燭在里面燃燒，制造出“受損空氣”（vitiated air），然后再等著看植物能否使空氣再度變“好”。他甚至還用多種不同的植物來實驗，看哪一種能夠讓空氣最快恢復為可呼吸的氣體。1777年和1778年，他在重新檢視這些實驗時觀察到：植物的莖部、綠藻及海藻的氣囊中，會冒出某種“純凈氣體”的泡泡——那就是氧氣。

普里斯特利逐漸了解到，植物與藻類需要陽光才能制造出綠色物質(zhì)，而這種物質(zhì)又能制造出純凈氣體，或去燃素氣。了不起的是，他的實驗也使他了解到，綠色植物從大氣中吸取二氧化碳（他所知的“固定氣體”），并釋放出氧氣。然而，對于光線在綠色植物制造氧氣時的關(guān)鍵作用，他卻遲遲未能領(lǐng)略。他后來才發(fā)現(xiàn)，英恩浩斯（Jan Ingenhousz）早他一步想出了這項關(guān)聯(lián)，而他也極有風度地認輸了。

普里斯特利和伽利略一樣，也曾遭到迫害。但使他和教會及政府不合，甚至使他幾乎喪命的，并不是他的科學發(fā)現(xiàn)，而是他的政治信仰。普里斯特利對于思想與言論自由向來熱情擁護且直言不諱，后來他也因而成為全英國臺面上最支持美國與法國革命的人士之一。盡管遭到權(quán)貴與平民齊聲憤怒地譴責，但每當有人心意不堅而退縮時，他照樣緊迫盯人。1791年7月14日，他協(xié)助籌辦一次公共餐會，以紀念已有兩年歷史的法國革命。這正好給他的敵人抓到了攻擊的把柄。當天晚上，一群酒醉的“教會與國王”暴民（編者按：當時的一些保守派民眾，崇敬教會與國王），受到奸言讒語的煽動，同時獲得當?shù)卣S得以自由行動，于是他們洗劫焚毀了普里斯特利在伯明翰的新聚會（New Meeting）教堂，接著又移師去燒毀他的房子、圖書館和實驗室。普里斯特利及其家人在暴民抵達前一步及時逃走了，但也只是一步之差而已——他親眼見到了燃燒的火焰，聽見他的家遭搗毀的聲音。普里斯特利再也未能回到伯明翰。暴民攻擊事件過后幾天，他寫了一封信給他過去的鄰居，信中呈現(xiàn)了一位受傷甚深但又律己甚嚴的人內(nèi)斂的熱情。

你們摧毀了本國乃至任何國家、任何人所曾擁有過的最寶貴、最有用的哲學設備……為了科學的進步，為了我國及人類的福祉……但更甚的是，你們摧毀了多年辛勤研究成果的手稿，我如今再也不可能重新寫過了。這一切，都是針對一個從未傷害過你們，甚至連想都沒想過要這么做的人……在這事件里，我們是綿羊，你們是野狼，我們將保守我們的本性，但希望你們會改變你們的野性。無論如何，對此怨恨我們?nèi)栽高€以祝福。

隨著法國革命日益血腥，普里斯特利在英國的地位也日漸危殆。法國革命分子眼中對他的敬意，以及英國保守分子的怒火，造成了對普里斯特利的沖擊。1792年8月26日，法國立法院決定贈與法國公民權(quán)給某些偉大的自由斗士，普里斯特利位居該名單首位，后面才是潘恩（Thomas Paine）、邊沁（Jeremy Benthan）、威爾伯福斯（William Wilberforce）及華盛頓（George Washington）。1793年1月21日，法國國王遭斬首處決，英國旋即于2月對法宣戰(zhàn)。這時，普里斯特利的同儕親友一個個被扣上叛亂罪名被送往澳大利亞，普里斯特利也沒有選擇余地了。1794年4月8日，普里斯特利以61歲高齡，離開了英國前往美國，而且終生未返。