Moștenind titlul familia sa după moartea tatălui său, el a devenit Baron Rayleigh în 1873. În acel an, el a devenit, de asemenea, un membru al Societatii Regale. El a servit ca presedinte de la 1905 la 1908.
Rayleigh înființat un laborator de la moșia sa de la domiciliu Terling, unde a fost de a face multe dintre descoperirile sale. El a scris lucrarea standard de Teoria Sound (1877-1878).
El a servit ca profesor de fizica experimentala la Cambridge de la 1,879 la 1884. El a ajutat face Laboratorul Cavendish din Cambridge un centru de cercetare de renume mondial și Cursuri de laborator dezvoltate de căldură, electricitate și magnetism, proprietăți ale materiei, optica, și acustică.
Una dintre realizarile sale cele mai importante din timpul său ca profesor Cavendish a fost redeterminare exactă a unităților electrice Ohm, The amperi, și Volt. Ohmul este unitatea utilizată pentru măsurarea rezistenței la trecerea unui curent electric. Standardul internațional pentru ohm a fost adoptată în 1893. Un amper este unitatea utilizată pentru a măsura rata de curgere a unui curent electric. Este unul dintre cele șapte unități de bază din sistemul metric. Volt este o unitate de măsură electric care măsoară capacitatea unui câmp electric pentru a da energie pentru sarcinile electrice.
În 1884, el a demisionat scaunul lui de la Cambridge pentru a reveni la cercetare la laboratorul lui acasă. El a continuat să cerceteze o gamă largă de subiecte, inclusiv lumina si radiatii sunet, termodinamica, electromagnetismul, si mecanica. A deținut un post de profesor de filozofie naturală la Institutul Regal de la 1887 la 1905.
Rayleigh a descoperit ca azot din atmosferă a avut o densitate ceva mai mare decât de azot produsă în mod artificial. Bănui, așa cum a făcut Ramsay, că această diferență a indicat prezența unui gaz necunoscut în atmosferă. Ramsay experimentat în 1894, și a găsit gaz necunoscut. Ramsay numit argon gaz, de la cuvantul grecesc care înseamnă inert. Gaze inerte nu reacționează ușor cu alte elemente.
În 1904, Rayleigh a primit Premiul Nobel pentru fizică și Ramsay a primit Premiul Nobel în chimie pentru munca lor pe gaze și descoperirea de argon. E
