Після повернення з полярних областей Цельсій почав роботу з організації й будівництва астрономічної обсерваторії в Упсалі, в 1740 році став її директором. Дослідження Температурна шкала Цельсія Цельсій запропонував шкалу, в якій температура потрійної точки води (ця температура практично збігається з температурою плавлення льоду при нормальному тиску) приймалася за 100, а температура кипіння води - за 0. У 1745 році, вже після смерті Цельсія, шкала була перевернута Карлом Ліннеєм (за 0 стали приймати температуру плавлення льоду, а за 100 — кипіння води), і в такому вигляді використовується до нашого часу.