Το 1600 ο Γκίλμπερτ δημοσίευσε το De magnete (Στον μαγνήτη, στα μαγνητικά σώματα και σχετικά με αυτόν τον μεγάλο μαγνήτη, η γη: μια νέα φυσιολογία), στα λατινικά. Το πρώτο μεγάλο επιστημονικό έργο που δημιουργήθηκε στην Αγγλία, αντικατοπτρίζει μια νέα στάση απέναντι στην επιστημονική έρευνα. Σε αντίθεση με τους περισσότερους μεσαιωνικούς στοχαστές, ο Γκίλμπερτ ήταν πρόθυμος να βασιστεί στην αίσθηση της εμπειρίας και στις δικές του παρατηρήσεις και πειράματα και όχι στην έγκυρη γνώμη ή την επαγωγική φιλοσοφία των άλλων. Στην πραγματεία όχι μόνο συνέλεξε και αναθεώρησε κριτικά παλαιότερες γνώσεις σχετικά με τη συμπεριφορά των μαγνητών και των ηλεκτρισμένων σωμάτων, αλλά περιέγραψε τις δικές του έρευνες, τις οποίες διεξήγαγε για 17 χρόνια.

Στην ηλεκτροστατική, ο Γκίλμπερτ επινόησε τη λέξη «ηλεκτρισμός», επέκτεινε σημαντικά τον αριθμό των γνωστών υλικών που παρουσιάζουν ηλεκτρική έλξη και πρότεινε ότι η στατική ηλεκτρική έλξη οφείλεται σε μια λεπτή ηλεκτρική εκροή που εκπέμπεται από ηλεκτρισμένα σώματα. Το μεγαλύτερο μέρος του έργου, ωστόσο, είναι αφιερωμένο στον μαγνητισμό. Παρόλο που η πυξίδα ήταν γνωστή στην Ευρώπη για τουλάχιστον 4 αιώνες, η μελέτη του Gilbert ήταν η πρώτη σημαντική μελέτη για τη λεπτομερή συμπεριφορά των βελόνων πυξίδας, τη διαφορά τους από τον πραγματικό βορρά και την τάση του βόρειου πόλου της βελόνας να βυθίζεται. Από πειράματα που περιελάμβαναν έναν σφαιρικό λίθο, τον πιο ισχυρό μαγνήτη που υπήρχε τότε, ο Γκίλμπερτ κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η γη ήταν ένας τεράστιος μαγνήτης, με έναν βόρειο και νότιο μαγνητικό πόλο να συμπίπτει με τους περιστροφικούς πόλους. Η διακύμανση των ενδείξεων πυξίδας από τον αληθινό Βορρά, πίστευε, ότι οφειλόταν στις μάζες της ξηράς.

Ο Γκίλμπερτ έκανε επίσης εικασίες για τη φύση του μαγνητισμού , υποδεικνύοντας ότι τα μαγνητικά σώματα είχαν ένα είδος ψυχής που τραβούσε αυθόρμητα άλλα σώματα. Επισήμανε ότι η βαρύτητα μπορεί να είναι ένα είδος μαγνητισμού ή ήταν τουλάχιστον ανάλογη με αυτήν και ότι οι κινήσεις των πλανητών θα μπορούσαν κάλλιστα να εξηγηθούν λαμβάνοντας υπόψη την αμοιβαία επιρροή τους.

Οι μελέτες του Γκίλμπερτ ήταν τόσο πλήρεις και περιεκτικές που μέχρι το 1822 υποστηρίχθηκε ότι το De magnete περιείχε σχεδόν όλα όσα ήταν γνωστά για τον μαγνητισμό. Σήμερα η μονάδα μαγνητικής κίνησης ονομάζεται γκίλμπερτ.