燕肃在对海潮规律的研究上，有着卓越的贡献。古时候的人们对潮汐这一自然现象不了解，因而作出了许多荒诞的解释。燕肃认为那些说法不可信，为了揭开这一自然现象之谜，他便利用在沿海州县做官的机会，在各地进行观察、试验，并对各地海潮进行了分析、研究、比较，他先后用了10年的时间，足迹遍及东南沿海。他曾到过廉州(今广东合浦)，雷州(今广东海康)化州(今广东化州)，恩州(今广东阳江)，广州，惠州，潮州(今广东潮安)，越州(今浙江绍兴)，明州(今浙江宁波市)等地。终于在乾兴元年(1022年)写出了著名的论著《海潮论》。

《海潮论》首先对形成海潮的原因作了论述。他指出，“日者众阳之母，阴生于阳，故潮附之于日也；月者，太阳之精，水者阴，故潮依之于月也。是故随日而应月，依阴而附阳。”是“盈于朔望”，“虚于上下弦”。在这里，燕肃用我国传统的阴阳五行说来立论，当然是不科学的方法，但他已经认识到日月的吸引是形成海潮的原因，并且指出一月之中朔望潮大，上下弦潮小，这都是科学的论断，是完全正确的。其次，在这篇论文中，他还对潮候进行了推算，指出了每天海潮涨落的时间，其所举数据是非常精确的。再者，在《海潮论》中，他还对钱塘江潮作了解释。钱塘江潮高浪涌，声若雷鸣，号称世界奇观。沿海的江河入海很多，为何唯有钱塘江入海口的海潮特别大呢?前人未能作出科学的回答。燕肃在《海潮论》中抓住了泥沙堆积、河床升高这个关键问题，第一个较为科学地解释了钱塘江潮。另外，燕肃还根据自己的海潮理论绘制了《海潮图》。