Scheele realizó trabajos farmacéuticos en Estocolmo desde 1770, hasta 1775 en Upsala y, más adelante, en Köping.
Sus estudios dejaron como fruto el descubrimiento del oxígeno y el nitrógeno en 1772-1773, lo que fue completamente descrito en su único libro Chemische Abhandlung von der Luft und der Feuer (Tratado químico del aire y del fuego) publicado en 1777, cediendo parte de su fama a Joseph Priestley, quien lo descubrió independientemente en 1774.
Scheele descubrió, sin darse cuenta, otros elementos químicos como el bario (1774), el cloro (1774), el manganeso (1774) y el molibdeno (1778), pues fueron identificados u obtenidos por Humphrey Davy y Peter Jacob Hjelm, en el último caso.
Además descubrió un proceso similar a la pasteurización y la acción que la luz ejerce sobre las sales de plata.
[3] Al igual que otros químicos de su época, Scheele habitualmente trabajó en condiciones muy peligrosas.