Серед термохімічних досліджень основними є визначення теплот утворення окисів лужних металів і вивчення динаміки хімічних явищ. У 1864 організував фізико-хімічний відділ при Харківському університеті, на якому з 1865 вперше як самостійну наукову дисципліну систематично читав курс фізичної хімії. Провадив широкі термохімічні дослідження, метою яких було розкрити природу сил хімічної спорідненості. Серед термохімічних досліджень Бекетова основними є визначення теплот утворення окисів лужних металів і вивчення динаміки хімічних явищ.