托里拆利最大的贡献是用实验证明了大气压强的存在。他继承了伽里略空气受有重力的思想,摆脱了伽里略所受的“自然厌恶真空”的影响,着手研究水压机提升液体的原理。他认为提升液体的高度跟液体的比重有关,比重大的液体被提升的高度低。他提出了用水银代替水做实验的设想,预料水银柱的高度应是水柱高度的1/14,这一实验于1643年由他的学生维维尼安完成,证明了大气压强的存在。现在我们所采用的用水银测定大气压强的方法是经过改进的。为了纪念这位伟大的实验家,后人把这个实验叫托里拆利实验。
托里拆利对光学仪器也很有研究,他制造了大型透镜,用它来做望远镜的物镜。他还是一位数学家,曾深入地从事过摆线数学的研究,以及测定抛物线弓形的面积和抛物线内的体积等的研究。