В возрасте 26 лет от роду Ампер стал профессором Центральной школы в городе Бурк-ан-Брес. Прошло еще четыре года, и Ампер был приглашен в Париж для работы в знаменитой Политехнической школе, в которой тогда преподавали самые лучшие ученые Франции. К 30 годам своей жизни Ампер выполнил чрезвычайно важные научные работы в области математики и физики, поставившие его в один ряд со знаменитыми учеными Франции. К этому периоду относятся его замечательные труды по теории вероятностей и по вопросу приложения вариационного исчисления к механике. В это же время он выполнил ряд оригинальных работ по отдельным проблемам математического анализа.
Основные физические работы посвящены электродинамике. В 1820 сформулировал правило для определения направления действия магнитного тока на магнитную стрелку (правило Ампера), осуществил большое количество экспериментов по исследованию взаимодействия между электрическим током и магнитом, сконструировал для этого множество приборов, обнаружил влияние магнитного поля Земли на движущиеся проводники с током. Открыл взаимодействие электрических токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера), разработал теорию магнетизма (1820).
Ампер впервые указал на тесную «генетическую» взаимосвязь между электрическими и магнитными процессами и последовательно проводил чисто токовую идею происхождения магнетизма. Открыл (1822) магнитный эффект катушки с током — соленоида, сделал вывод, что соленоид, обтекаемый током, является эквивалентом постоянного магнита, выдвинул идею усиления магнитного поля путем помещения внутрь соленоида железного сердечника из мягкого железа. В 1820 г. предложил использовать электромагнитные явления для передачи сигналов. Изобрел коммутатор, электромагнитный телеграф (1829). Сформулировал понятие «кинематика». Исследования относятся также к философии и ботанике. В конце жизни Ампер разработал классификацию науки своего времени, изложенную в работе «Опыт философии наук…» (1834).
Мы часто сталкиваемся с упоминанием имени Андре-Мари Ампера, возможно, сами того не сознавая. Взгляните на любой электроприбор у вас дома — и вы на нем обнаружите его электротехнические характеристики, например: «~220V 50Hz 3,2А». Это значит, что прибор рассчитан на питание от стандартной электросети переменного тока напряжением 220 вольт с частотой 50 герц, а сила потребляемого прибором тока составляет 3,2 ампера. Единица силы тока ампер (сокращенно «А») как раз и названа в честь ученого.
Умер Ампер 10 июня 1836 г. в Марселе.