Mach toonde experimenteel hetdopplereffect aan inlichtgolven in 1861 en vloeistofgolven in 1878. De methoden van Mach vonden toepassing in deastrofysica, waar ze nog steeds gebruikt worden om via deroodverschuiving de snelheid van hemellichamen ten opzichte van de aarde vast te stellen. Ook leverde hij een bijdrage aan deoptica, aan schaduwranden zijn de lijnen van Mach te zien, het is eensubjectief fenomeen.
Mach wilde deempirische wetenschappen zuiveren vanmetafysische verontreiniging en de empirische inhoud van wetenschappelijke kennis onderzoeken. Hij probeerde wetenschappelijke begrippen te herleiden tot depsychologische gewaarwording van mensen. De wereld bestaat uit een geheel van gewaarwordingen die zijn samengesteld uit elementen zoals kleur, geluid, warmte, enz. Alle kennis is te reduceren tot deze gewaarwordingen volgens Mach. Om onze kennis economisch in te richten, gebruiken we ook begrippen die niet rechtstreeks aansluiten bij onze gewaarwording.
Bijvoorbeeld het begrip "stoel" sluit niet aan bij de gewaarwording ervan, want daarin treffen we alleen de elementen kleur en hardheid aan. Het begrip "stoel" is volgens Mach dan ook een constructie, een economische ordening waarin ervaring wordt samengevat. Wat voor het begrip stoel geldt, gaat volgens Mach ook op voor wetenschappelijke kennis. Wetenschappelijke wetten zijn volgens Mach niets anders dan economische samenvattingen van gewaarwordingen. Uiteindelijk werd Mach met dezelfde problemen geconfronteerd alsdeempirische psychologie. Waar en hoe worden algemene uitspraken (wetten) geconstrueerd?
Aan Mach wordt een aantal principes toegeschreven voortkomend uit zijn ideaal van fysieke theorievorming, tegenwoordig genoemdmachiaanse fysica, namelijk:
De theorie moet volledig worden gebaseerd op direct waarneembare verschijnselen (in overeenstemming met zijnpositivistische inslag)
Alle verschijnselen die schijnbaar toe te schrijven zijn aan absolute ruimte en tijd (bijvoorbeeldinertie enmiddelpuntvliedende kracht) moeten worden gezien als effecten van de grootschalige verdeling van materie in het universum
Dit laatste principe is met name doorAlbert Einstein als hétprincipe van Mach gepresenteerd. Het is door Einstein aangehaald als een van de drie principes die ten grondslag liggen aan dealgemene relativiteitstheorie. In 1930 verklaarde hij dat "het gerechtvaardigd is om Mach te beschouwen als de voorloper van de algemene relativiteitstheorie", hoewel Mach Einsteins theorie verwierp. Einstein was zich ervan bewust dat zijn theorieën niet alle principes van Mach vervullen. Ondanks aanzienlijke inspanning heeft hij geen verdere theorie kunnen vormen.
