1847年7月，亥姆霍兹在柏林物理学会郑重宣读了题为《论力的守恒》的著名论文 。它被看作是能量守恒与转化定律的第一次充分、明确的阐述 。
他认为，科学的任务“在于探求种种定律，从而使某些特定的自然过程可以归入并推导自某些一般规律” 。
而“理论自然科学的最终目的就在于去发现自然现象的最终因，这个最终因就是不变的引力和斥力，这些力的大小只依赖于距离” 。
不管自然物体怎样结合，它们都不可能从无中产生出力来 。
自然物体的任何组合都不能产生无限量的机械力（能），或者自然界的一切作用都可最终溯源于其强度只依赖于施力物体间的距离的吸引力或排斥力 。
理论物理学家认为不应当赋予物质以质的差异，因为当我们说到不同类的物质时，所指的仅仅是它们的不同作用，而这种不同的作用只在它与其他物体的相互关系中显现出来，并不纯属于自在的物质 。
物质和力这两者始终是不可分离的，人们只能通过物质的力感知物质 。
运动以及用来改变力的作用的外部关系只可能是空间关系的变化，于是，力的作用只取决于空间关系 。
在《论力的守恒》中，亥姆霍兹指出，要考察外部世界中的物体，科学就必须从经验中抽象出两种概念 。第一个概念是物质，它只涉及存在的物体，而且不同于它们对其他物体或对我们的感官施加的作用 。
为了使得物质可以被实际地感受到并从而使我们可以把物质概念应用于实际当中，我们需要另一个概念即力的概念，它是物质的一种属性并且可以对物质施加影响 。因此，力的概念对亥姆霍兹而言是一个形而上学概念，它不是以经验为基础的，而是从感觉经验的抽象中形成的 。
由于有了物质和力两个概念，我们就可以通过物质在感官中产生的作用而推断一个力的存在 。
就此而言，物质世界之所以能够被理解正是因为这些作用的存在，所以要认识自然界中的各种现象，只有通过它们对我们感官施加的作用而实现 。
根据这种图式，自然界就是一个物质系统，其中的变化归因于内部守恒的力 。因此，科学的目标旨在把握可观察现象背后的不可见的物质活动 。
正是因为力学所取得的巨大成就，以及其在天文学中的惊人成功，人们普遍认为以力学解释一切自然现象是可能的与合理的 。
在伽利略时代以后的两百年间，这样的一种努力有意识地或无意识地表现在几乎所有的科学创造中 。
因此，物理的物质科学的问题，就是要把自然现象归结为不变的吸引力或者排斥力，而这些力的强度完全只同距离有关 。
解决这些问题的可能性，是要完全了解自然界的先决条件 。……亥姆霍兹陈述得最清楚的这种所谓机械观，在当时却起了很重要的作用 。
物质的分子运动论的发展就是直接受机械观影响的最伟大成就之一 。此后，他关于神经冲动传导速度的测量同样证明了有机体并不神秘，是可以通过物理学方法进行研究的 。
由上分析可见，《论力的守恒》意义在于，使牛顿力学纲领进一步精致化，使力学自然观的包容性进一步增强，而且把“能量”概念推到自然科学的中心，开启了能量学的新时代，有力地推进了科学的统一 。
然而，亥姆霍兹的科学观与哲学观从不固执于特定的框架，而是随着科学的进展而不断发展和变化的，而这一切都是同科学统一的进程密切相关的 。
基于对力学、电磁学和热力学研究的不断深入，他的自然观也逐渐发生着变化，其力学批判思想渐趋明确 。从而使得他不仅未成为批判学派的批判对象，反倒是批判学派的先驱和良师 。
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