En 1874 continuó con Vogel, profesor en el Observatorio Astrofísico de Potsdam (hoy Instituto de Astrofísica de Potsdam), que todavía no estaba terminado.Entretanto, trabajó en el Observatorio de Berlín.En 1877 se inauguró el Observatorio Astronómico del Instituto de Potsdam, donde sería nombrado observador en 1882, y posteriormente observador principal.También observó estrellas dobles, publicando un tratado sobre este tema en 1909, y realizó estudios de espectroscopía estelar, comparando los espectros obtenidos con las líneas espectrales de los metales determinadas en su laboratorio.Tras una larga enfermedad, Lohse murió en Potsdam en 1915.
Fotografía del Sol tomada por Wilhelm Oswald Lohse
Superficie de Marte dibujada por Lohse (1888). Los nombres de los "Lagos" y "Océanos" están hoy en desuso.
