Descubrió los rayos catódicos con su maestro Julius Plücker, con el que estudió también las variaciones del espectro al variar la atmósfera.

Poco tiempo después recibió una llamada para convertirse en Privatdozent en Münster.

[3]​ Entre 1853 y 1859 sus trabajos más importantes fueron sobre el movimiento de los iones.

Otro experimento consistía en un molinillo en el que sus paletas tenían una masa muy pequeña.

Cuando el haz de electrones chocó contra las paletas las empezó a mover, lo que demostraba que el componente de los rayos catódicos tenía masa.