Lovelock,inventore in continua attività, ha ideato nel1957 un importante apparecchio di analisi chimica, ilrivelatore a cattura di elettroni, utilizzato ingascromatografia, e numerosi metodi scientifici, alcuni dei quali adottati dallaNASA nei suoi programmi di esplorazione planetaria.
Proprio durante la sua attività per laNASA Lovelock ha sviluppato la suaipotesi di Gaia.
All'inizio del1961, Lovelock fu ingaggiato dalla NASA per sviluppare gli strumenti per l'analisi delle atmosfere extraterrestri e della superficie dei pianeti. Ilprogramma Viking che visitòMarte alla fine deglianni settanta fu in larga parte ispirato dall'ipotesi cheMarte potesse ospitare delle forme di vita, infatti numerosi sensori e gli esperimenti condotti furono rivolti a cercare conferme sulla presenza di una vita extraterrestre.
Durante l'attività preliminare al programma Lovelock si interessò alla composizione dell'atmosfera marziana, concludendo che molte forme di vita suMarte avrebbero dovuto farne uso e di conseguenza alterarne la composizione. In realtà l'atmosfera di Marte è stabile, prossima all'equilibrio chimico, con pochissimoossigeno,metano oidrogeno e una sovrabbondanza dianidride carbonica. Per Lovelock l'impressionante diversità tra l'atmosfera marziana e quella terrestre, una miscela gassosa chimicamente molto dinamica, appariva come una chiara indicazione dell'assenza di vita su quel pianeta. Ciononostante, quando le sonde Viking furono infine inviate su Marte, la loro missione era ancora prevalentemente rivolta alla ricerca di vita sul pianeta. Fino ad ora non è stata trovata alcuna prova dell'esistenza presente o passata di qualsiasi forma di vita marziana.
Tra i meriti di Lovelock vi è anche quello di aver messo a punto un metodo ancora utilizzato per lo studio dell'attività deiclorofluorocarburi (CFC) nel provocare il cosiddettobuco dell'ozono.
Lovelock era preoccupato delriscaldamento climatico causato dall'effetto serra. Nel 2004 ha creato scalpore nei media, quando rompendo con molti colleghi ambientalisti affermò che “ora solo l'energia nucleare può fermare il riscaldamento globale”. Nella sua visione, l'energia nucleare è l'unica alternativa realistica ai combustibili fossili che ha la capacità di soddisfare i bisogni di energia dell'umanità e nel contempo di ridurre le emissioni di gas serra.
Lovelock riteneva che il pianeta terra fosse un unico organismo vivente e che il genere umano fosse un suo parassita[2], in realtà teorie simili (almeno per quanto concerne la credenza che il mondo sia una sorta di animale) erano già state formulate secoli addietro. Si può ricordare il caso dell'erudito Ubaldo Baldini il quale riteneva che la Terra fosse un unico organismo vivente e per questo venne deriso daMonaldo Leopardi, padre del poetaGiacomo. Nel suo libroPensieri del Tempo (1836), Monaldo scrisse: «[se] il mondo fosse veramente un grande animale, ne andrebbe in rovina tutto il sistema della concatenazione degli esseri, poiché dalla pulce si arriva gradualmente sino all'elefante e ancora sino alla balena, ma dalla bestia balena alla bestia mondo ci resta un bel salto e la zoologia non ci ha mostrato ancora un essere di mezzo, il quale serva di anello per congiungere i piccoli animali della terra con l'animalone universalissimo di tutta la terra. [...] Per mettersi a confutare di proposito l'idea dell'animalità del mondo bisognerebbe avere perduto il cervello e si richiederebbe di farlo perdere ancora ai leggitori, conducendoli a mano a mano per tutti gli assurdi, per tutte le stravaganze e per tutte le buffonate che discenderebbero necessariamente dall'ipotesi che il mondo sia un animale ragionevole, oppure una bestia. Eppure, questa idea si accoglie sul serio da certe menti favoleggiatrici caldissime del progresso, dei lumi e della rigeneratrice filosofia»[3].