Earst wijde Huygens him foaral oan de wiskunde. Hy skreau ûnder oaren it earste boek oer de wierskynlikheidslear op oantrún fan Blaise Pascal. Letter bestudearre er parten fan de matematyske fysika, benammen meganika en optika. Yn de meganika wie er dwaande mei de teory fan it slingerbeweech. In praktysk resultaat fan dit ûndersyk wie it slingeroerwurk. Hjirút hat er ek in oerwurk foar op see ûntwikkele, mar dat koe mei de technyk fan syn tiid noch net makke wurde. Syn ûndersyk yn de optika late ta de golfteory fan it ljocht, en tegearre mei syn broer konstruearre er mikroskopen en tilleskopen, dêr't er ûnder oaren de ring fan Saturnus mei ûntduts.