En 1847 Plücker comenzó a dar clases como profesor de física en Bonn. En 1858 publicó la primera de sus investigaciones clásicas sobre la acción del imán sobre la descarga eléctrica en los gases enrarecidos.

Descubrió que la descarga hizo que un brillo fluorescente formara en las paredes de vidrio del tubo de vacío, y que se pudo mover el brillo si se aplica un electroimán al tubo, así creando un campo magnético. Después quedó demostrado que el brillo fue producido por rayos catódicos.

Plücker, principalmente solo y después junto con Johann Hittorf, hizo muchos descubrimientos importantes en la espectroscopia de gases. Fue el primero en emplear el tubo de vacío con la parte capilar (ahora llamado un tubo de Geissler). Así, demostró través del cual podía aumentar la intensidad luminosa de las descargas eléctricas a un nivel suficiente para dejar la investigación espectroscópica. Previó Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Kirchhoff en anunciar que las líneas del espectro fueron características de la sustancia química que las emitió, y en la indicación del valor de este descubrimientos en el análisis químico. Según Hittorf fue el primer quien vio las tres líneas del espectro de hidrógeno, que pocos meses después de su muerte fueron reconocidas en el espectro de las protuberancias solares.

En 1865 Plückerr volvió al campo de geometría e inventó lo que se llamaba la geometría de líneas durante el siglo XIX. En la geometría proyectiva, las coordenadas Plücker refieren a una colección de coordenadas homogéneas introducidas inicialmente para enterrar la colección de líneas en tres dimensiones como una cuádrica en cinco dimensiones. La construcción usa determinantes menores 2-2, o igualmente el segundo producto exterior del espacio vectorial subyacente del cuarto dimensión. Ahora forma parte de la teoría de Grassmannian, en la cual estas coordenadas aplican en la generalidad.

A Plücker se le concedió el galardón con la Medalla Copley de la Sociedad Real en 1866.