Už koncem 19. století mu nedala spát jistá anomálie, kterou zjistil porovnáním hustoty dusíku vyrobeného pomocí chemické reakce a dusíku izolovaného ze vzduchu odloučením jiných prvků. Po několika analýzách mohl konstatovat objev dosud neznámého, inertního prvku, který pojmenoval argon. Následovaly další – neon, krypton, xenon a hélium.
Ramsey zemřel ve věku 63 let 23. července 1916 v anglickém hrabství Buckinghamshire.