Генри Кавендиш был внуком двух герцогов — с отцовской стороны герцога девонширского, а с материнской — герцога кентского. Будучи младшим сыном младшего сына, он был вне главной линии наследования по обеим линиям, но имел вполне неплохой доход. Большинство младших отпрысков аристократических семей делали карьеру в колониях, армии, на церковном поприще, становились покровителями литераторов и художников или просто вели праздную и безбедную жизнь, однако Кавендиш решил посвятить себя физике и химии.
Отец Генри Кавендиша, Чарльз, был учёным-любителем и членом Королевского научного общества. Чарльз убедился, чтобы Генри получил хорошее образование, отправив его учиться в лондонскую школу Хекни, известную своими прогрессивными идеями, а не в аристократически выдержанный Итон. По окончании Хекни Кавендиш три года изучал математику в Кембридже, после чего присоединился к научному обществу Лондона. Генри Кавендиш стал членом Королевского общества в 1760 году, а в 1765 году был избран членом его Совета.
Научные интересы Генри Кавендиша были широки — в них входили математика, астрономия, метеорология и физика. Его первая научная публикация, которая впервые была опубликована тремя частями в 1766 году и принесла ему медаль Королевского общества по развитию знаний о природе. В ней было описано то, что Кавендиш назвал «искусственным воздухом» — газообразные вещества, которые высвобождаются из твердых веществ при их нагревании или взаимодействии с кислотами.
В те времена натурфилософы предполагали, что воздух, содержащийся в атмосфере, представляет собой единственный элемент. И до Генри Кавендиша некоторым химикам удавалось выделять и изучать образцы других «воздухов», но их химическую природу не удавалось установить и понять. Кавендишу удалось разработать и применить уникальные методы сбора и хранения высвобождающихся в результате химической реакции газов, эти методы позволили измерить объёмы и массу этих газов.
Часть работы Кавендиша, опубликованной в 1766 году, была посвящена «негорючему воздуху», который выделялся при растворении металлов в кислотах (сейчас мы называем его водородом). И до Кавендиша исследователи, включая Роберта Бойля, наблюдали выделение этого газа и сообщали о его горючести, однако Кавендиш впервые изучил этот газ количественно, оценив, что он примерно в 11 раз менее плотный, чем воздух. Также он обнаружил, что одинаковые по массе навески цинка, железа или олова, независимо от того, были ли они растворены в «соляном духе» (соляной кислоте) или «разбавленном купоросном масле» (серной кислоте) приводят к выделению «негорючего воздуха, хотя и в разных количествах».
На основании этих наблюдений и изменений Кавендиш сделал разумный (но, как показало дальнейшее развитие химии, ошибочный) вывод о том, что негорючий воздух является составной частью цинка, железа или олова, той составной частью, которая высвобождается под воздействием кислот. Возможно, он подозревал, что «воздух», выделяющийся из металлов, представляет собой чистый флогистон, огнетворный элемент, который, как предполагалось в то время многими химиками, существует во всех горючих веществах.
Вторая часть труда Кавендиша была посвящена «связанному воздуху» (углекислому газу). К тому времени уже было известно, что нагревание мела или известняка для получения негашёной извести (её, в свою очередь, применяли для получения цемента и строительного раствора), приводит к выделению «воздуха», вдыхание которого было смертельно опасным. Впервые этот «воздух» в 1750-е годы изучил Джозеф Блэк, который исследовал медицинские свойства белой магнезии (основного карбоната магния — [Mg(OH)]2CO3). Блэк показал, что «связанный воздух», образующийся при нагревании известняка, идентичен «воздуху», выделяющемуся при взаимодействии минеральных кислот с мелом или «воздуху», образующемуся при сбраживании сахаров. Кавендиш с высокой точностью повторил эксперименты, собирая «связанный воздух» над слоем ртути (растворимость, пусть и ограниченная, углекислого газа в воде не давала собирать этот газ над водой). Кавендиш определил, что плотность «связанного воздуха» в 1.57 выше, чем плотность воздуха обычного (это очень близко к привычному нам соотношению плотностей углекислого газа и воздуха, которое составляет 1.65), а также оценил количество газа, образующегося при действии кислот на карбонаты и гидрокарбонаты. Так, он определил, что 1000 весовых частей мрамора позволяет получить 407 или 408 весовых частей углекислого газа (если провести расчет сейчас, мы вычислим, что на 1000 грамм чистого карбоната кальция должно выделиться 440 грамм углекислого газа, но нужно учесть, что мрамор не является чистым карбонатом кальция, да и измерительные приборы 20–21 века совершеннее приборов, доступных исследователям 18 века).
Третья часть труда Кавендиша была посвящена видам «воздуха», образующимся в результате ферментации, а также при гниении животной и растительной биомассы. До него этими вопросами занимался шотландский химик и медик Дэвид МакБрайд, который обнаружил углекислый газ среди паров, испускаемых гниющей плотью или растительным материалом. Однако Кавендишу удалось обнаружить среди этих паров еще один газ, который не выделялся при взаимодействии кислот с металлами или карбонатами. Обнаруженный Кавендишем газ главным образом представлял собой метан.
Кавендиш написал ещё одну объёмную рукопись, которая вполне могла стать четвёртой частью его исследований, посвящённых газам. Эта рукопись была посвящена «видам воздуха», выделяющимся при нагревании твёрдых органических материалов — древесных опилок и оленьих рогов. Расстроившись из-за невоспроизводимости результатов, Кавендиш бросил эту работу, не окончив и не опубликовав её результаты и переключив свое внимание на исследования в области физики. Занимаясь физикой, Кавендиш практически не публиковал результаты своих изысканий, несмотря на то, что и здесь проводил бесчисленные эксперименты. Нежелание сообщать обществу о результатах своих исследований биографы Кавендиша связывают с его чрезмерным перфекционизмом. Стандарты и цели, по которым Кавендиш строил свои исследования, были очень высоки — Кавендиш брал пример с сэра Исаака Ньютона. По записям и по статьям Кавендиша можно предположить, что он планировал ни много ни мало столь же подробно и исчерпывающе разобраться с вопросами физики тепла и электрических явлений, как это сделал Ньютон с принципами тяготения и инерциальным движением. Увы, но столь амбициозные задачи в те времена было просто невозможно решить из-за несовершенства экспериментальной и измерительной техники. Потребовалось ещё столетие усилий экспериментаторов и теоретиков, чтобы получить более или менее полное представление о термодинамике и электромагнетизме. Если бы некоторые открытия Кавендиша были бы опубликованы, они бесспорно внесли бы свой вклад в сбор естественнонаучной мозаики. Однако Кавендиш предпочёл не выносить на суд учёных коллег незаконченную работу, а продолжать эксперименты. Такая молчаливость и немногословность была свойственна Кавендишу. Современники говорили о том, что он был очень застенчив, очень редко говорил, а если ему и приходилось с кем-то общаться, общение давалось ему с огромным трудом. Особенно тяжело это нежелание Кавендиша общаться чувствовала прислуга, с которой, особенно с женской частью, он чувствовал себя особенно неуютно. Как правило, слуги, работавшие в доме Кавендиша, получали чёткие инструкции не попадаться ему на глаза, распоряжения же он передавал в виде записок, которые оставлял на столе в зале своего дома (ну, по крайней мере, это говорит о том, что все его слуги умели читать). Неудивительно, что Генри Кавендиш так и не женился, да и всегда стремился избежать социальных контактов вне круга своих коллег-учёных.
