Dopo essere stato nominato docente e direttore nelle scuole superiori di Como, nel 1778 ottiene la cattedra di Fisica sperimentale all’Università di Pavia. Negli anni successivi le sue ricerche lo portano a definire in modo corretto i concetti di capacità e tensione elettriche. Da lui prenderà il nome proprio l’unità di misura della tensione elettrica, il volt. Nella prima metà degli anni ’80 Volta compie numerosi viaggi attraverso l’Europa ed entra in contatto con le comunità scientifiche di vari paesi.
Volta negli anni successivi giunge poi a realizzare il dispositivo ora noto come “pila di Volta” usando un gran numero di dischi di ferro e di zinco alternati e separati da strati di panno inzuppato in soluzione salina. La sua invenzione viene annunciata in una lettera del 20 marzo 1800 alla Royal Society di Londra e, essendo il primo dispositivo in grado di produrre una corrente elettrica durevole, apre la via agli impieghi pratici dell'elettricità. Dopo l’invenzione della pila, Volta interrompe quasi del tutto le sue ricerche scientifiche.
Viene insignito di numerose onorificenze e ricopre vari incarichi pubblici sia sotto il regime napoleonico che alla restaurazione austriaca.
Il suo carattere schivo lo spinge tuttavia nel 1819 a ritirarsi a vita privata tornando nella sua casa natale, dove morirà ad 82 anni.