Il conduit des recherches sur les phénomènes volcaniques et particulièrement sur les émanations gazeuses. Il étudie aussi les variations de la température dans l'atmosphère et l'océan. Durant un de ses voyages dans les Antilles, il étudie les effets du tremblement de terre des Petites Antilles de 1843.
Louis-Joseph Sainte-Claire Deville (Saint-Pierre (Martinique), 6 octobre 1779-Paris, 28 février 1825), planteur à Saint-Thomas et à Porto-Rico, marié en 1806 à Saint-Thomas (Antilles danoises) avec Charlotte Duvivier de Fontenay,
Louis Joseph Sainte-Claire Deville (1808-1863), négociant à Marseille, marié en 1832 avec Louise Félicité Deville (1811-1847),
Marie Claire Félicité Sainte-Claire Deville (1845-1884)
Henri Marie Amédée Sainte-Claire Deville (Marseille, 30 juillet 1847-1884)[3], commissaire en chef de la Marine,
Marie Louise Félicité Sainte-Claire Deville (1811-1878),
Charles Joseph Sainte-Claire Deville (1814-1876), marié à Boulogne-sur-Mer en 1845 avec Caroline Alexandrine Adèle Adam (1825-1906), sœur de Achille Adam-Fontaine,
Louis Auguste Edmond Sainte-Claire Deville (1847-1884), marié vers 1875 avec Marie Marguerite Tourraton Deschellerins,
Adèle Cécile Blanche Sainte-Claire Deville (1849-1885), mariée en 1869 avec son cousin, Émile Louis Sainte-Claire Deville,
Achille Charles Jean Sainte-Claire Deville (1871-1932)[4], lieutenant colonel d'artillerie,
Paul Sainte-Claire Deville (1874-1950)[5], directeur technique des mines de la Sarre,
Le Promontorium Deville, un promontoire sur la Lune, porte son nom.
Charles Sainte-Claire Deville est aussi mentionné dans le roman d'aventures " Les enfants du capitaine Grant " écrit par Jules Verne. Charles Paganel (Le géographe du roman) mentionne que Charles, à bord de la corvette de l'Etat la Décidée a visité le volcan de l'île Fogo, le célèbre sommet des îles du Cap-Vert.
Études géologiques sur les îles de Ténériffe et de Fogo suivi d'une statistique abrégée des îles du Cap-Vert et d'une notice bibliographique, Paris, Gide, 1848 [lire en ligne]
Recherches sur les principaux phénomènes de météorologie et de physique terrestre aux Antilles (1849)
Voyage géologique aux Antilles et aux îles de Ténériffe et de Fogo (1856-1864)
Les Éruptions actuelles du Volcan de Stromboli (1858)
Sur les variations périodiques de la température (1866).
Coup-d'œil historique sur la géologie et sur les travaux d'Élie de Beaumont : lecons professées au Collége de France (mai-juillet 1875), Paris, G. Masson, (lire en ligne)
Jean-Baptiste Dumas, Éloges historiques de Charles et Henri Sainte-Claire-Deville, lus dans la séance publique annuelle de l'Académie des sciences du 5 mai 1884, dans Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut de France, Gauthier-Villars, Paris, 1888, tome 44, p. XXIX-LXV(lire en ligne)
Locher, Fabien, Le Savant et la Tempête. Étudier l’atmosphère et prévoir le temps au XIXe siècle, Rennes, Presses Universitaires de Rennes, coll. « Carnot »,
Notice nécrologique publiée dans le numéro 179 du 4 novembre 1876 de la revue La Nature
Alfred Lacroix, Notice historique sur le troisième fauteuil de la section de minéralogie, Annales des Mines (lire en ligne)