1807' de Biot, en önemli kısmını (Balear adalarına kadar) bitirdiği çalışmalarının tamamlanmasını Arago'ya bıraktı. Dönüşünde 23 yaşındaki Arago'yu, İlimler Akademisi aslî üyeliğine aldı. Politeknik okulunda "analiz ve jeodezi" profesörü olarak 20 yıl kaldı. Rasathane müdürlüğü sırasında orada meşhur "astronomi" derslerini verdi.
Fizikte, farklı alanlarda çalıştı. Optikte "dalga teorisini" kabul etti ve yaydı. Biot ile beraber, havanın ve birçok gazın "kırılma indisi"ni ölçtü. 1811' de quartz kristalindeki "döner kutuplanma" olayını ve Fresnel'in daha sonra teorisini yapacağı "kromatik kutuplanma"yı keşfetti. Yıldız pırıldamalarını "girişimler" prensibinden hareketle açıkladı.
Gezegenlerin çaplarını, çevrelerindeki ışın saçımı etkisini gidererek doğru olarak ölçtü. 1840' da güneş kromosferini keşfetti.
Akışkanlar statiği ile de uğraşarak, Biot ile beraber 1806' da havanın ve çeşitli gazların yoğunluğunu kesin olarak ölçtü. 1825' de İlimler Akademisi tarafından, 30 atmosfer basınçtan yukarı su buharı gerilimini Dulong ile beraber ölçmekle görevlendirildi.
1820' de bir elektrik akımı cıvarına konan demirin mıknatıslığını ve 1824' de, ancak indüklemenin keşfinden sonra Foucault tarafından açıklanabilen "dönme mıknatıslığı" adını verdiği olayı keşfetti.
Doğu Pireneler milletvekili olarak aşırı solda yer aldı. 1848' de halkın arzusuyla geçici hükümete girdi. Deniz ve Millî Savunma bakanlıklarına getirildi. Fransız sömürgelerinde köleliğe son verdi. François Arago, 1853' de Paris'de öldü.
