Stas är främst berömd för de noggranna atomviktsbestämningar varmed han omkring 1860 definitivt vederlade William Prouts hypotes att alla grundämnens atomvikter utgör heltalsmultipler av vätets. Stort allmänt intresse tilldrog sig hans metod att kemiskt påvisa alkaloider. Med den lyckades han vid ett giftmord påvisa nikotin i offrets kropp.