Mientras todavía era un estudiante, Stueckelberg fue invitado por el famoso físico teórico Arnold Sommerfeld a atender sus clases en la Universidad de Múnich.

Destacaba sin embargo porque, pese a ser explícitamente covariante, evitaba burbujas de vacío.

En 1941 propuso la interpretación del positron como electrón de energía positiva que viaja hacia atrás en el tiempo.

[7]​ En 1943 planteó una aproximación mediante renormalización para atacar los problemas que causaban infinitos en electrodinámica cuántica (QED), pero su artículo fue rechazado por Physical Review.

[8]​[9]​ En 1953 junto al matemático André Petermann descubrió el grupo de renormalización.