斯特恩早年的研究是在理论物理领域，在统计热力学与量子理论方面有一些重要论文；从1919年他开始转向实验物理，由他研发和使用的分子束方法成为研究分子、原子、原子核性质的有力工具，该方法最初的意图是为了证明气体速率分布的麦克斯韦定律 。1922