Desarrolló el tetraetilo de plomo que durante décadas fue un aditivo para la gasolina, el cual por el uso continuado en todo tipo de vehículo a motor estuvo lanzando plomo gaseoso a la atmósfera del planeta por medio siglo.
Creció en Columbus, Ohio, y se graduó de la Universidad Cornell en 1911 con un título en ingeniería mecánica.
La compañía nombró a la sustancia "Ethyl", evitando toda mención de plomo en informes y publicidad.
Compañías petroleras y los fabricantes de automóviles, especialmente General Motors, que poseía la patente presentada conjuntamente por Kettering y Midgley, promovieron el aditivo TEL como una alternativa económica superior al etanol o los combustibles mezclados con etanol.
En esta demostración, vertió tetraetilo de plomo en sus manos, después se ponía una botella del químico bajo su nariz y lo aguantaba durante sesenta segundos mientras declaraba que podía hacer lo mismo todos los días sin sucumbir a ningún mal.
El equipo finalmente sintetizó diclorodifluorometano, el primer clorofluorocarburo (CFC), al que llamaron "Freón".
La Society of Chemical Industry otorgó a Midgley la Medalla Perkin en 1937 por este trabajo.
Midgley murió pensando que los CFCs como refrigerantes para alimentos y la climatización de edificios eran una invención para beneficio del mundo.