气球飞行中赫斯发现了他称之为“高空射线”的宇宙线。在他的发表中他提到了另一名物理学家1908年就已经发现了这个射线，但是没有发表。他自己的发现发表在1912年的《物理学杂志》上。1919年赫斯被任命为格拉茨大学额外教授，但是此后不久他就去美国，在美国镭企业以及美国矿业局工作两年。他在那里研究镭的医学应用。回到格拉茨后由于缺乏金费他主要研究空中放电。从1931年开始他任因斯布鲁克大学教授，领导新成立的影像诊断学研究所。由于一个他已经在维也纳就蒙受的放射线损害他不得不在因斯布鲁克把一根拇指断肢，并进行了一次