1900年、レジナルドはピッツバーグ大学を辞めてアメリカ気象局に移り、海岸線に沿って無線局のネットワークを構築して気象情報を送信し既存の電信網を使わずに済むようにするという仕事にとりかかった。契約によって気象局はレジナルドの発明を自由に使えるが、発明品の所有権はレジナルド自身が保持することになった。すぐさま（特に）受信機の設計で大きな進展があり、音声信号の受信機能を開発していった。まずバレッタ検波器を開発し、その後、硝酸に浸した細いワイヤでできた電解検波器を開発した。電解検波器はその後数年間、無線受信機の検波の標準となった。研究の進展の中でレジナルドはヘテロダインの原理も発見した。これは2つの信号を掛け合わせることで第3の可聴音を生成するものである。しかしヘテロダインには安定した局所信号が必須であったため、発振用真空管が開発されるまで約10年ほどは実用化できなかった。当初の仕事場はメリーランド州 Cobb Islandにあった。ポトマック川沿いのワシントンD.C.から80kmほど下流である。1900年12月23日、その場所で高周波火花送信機による実験を行い音声信号を約1.6km離れた地点で受信することに成功した。これが世界初の音声無線送信である。当時の音質はひどいもので商業化はまだ無理だったが、この実験で技術を改良していけば音声信号を無線で送信できることが証明された。実験の進展に伴い、大西洋岸（ノースカロライナとバージニア）に新たな無線局を建設した。そんな中、スポンサーとの論争に巻き込まれた。気象局長 Willis Moore が特許による利益の半分を要求したがレジナルドはこれに応じず、気象局との契約は1902年8月で打ち切りとなった。
1890年代末、グリエルモ・マルコーニが実用的な無線送受信システムを開発したという知らせが届いた。レジナルドは無線の実験を始め、オリバー・ロッジとマルコーニが作り上げた火花送信機とコヒーラ受信機よりも遥かに効率的なシステムを開発できると確信した。
レジナルドが受けた古典的な教育では、科学的訓練や技術的訓練はごく限られたものだった。電気技術への興味がふくらんでくると彼は1886年にニューヨークに移住し、有名な発明家トーマス・エジソンに雇ってもらおうと考えた。1925年の自伝Radio Newsによれば、最初は何度行っても門前払いだったという。最初の履歴書には「電気のことは何も知りませんが、すぐに学んでみせます」と書いてあり、これに対してエジソンは「電気を知らない者なら間に合っている」と返した。しかし彼はあきらめず Edison Machine Works に半熟練工として雇われ、検査技師補佐となった。同社はニューヨークの地下送電網を構築中だった。レジナルドはすぐに頭角を現し、徐々に責任ある地位に登りつめていった。1886年末にはエジソン直属のアシスタントとして、ニュージャージー州ウェストオレンジに新たに設けられた研究所で働くようになった。同研究所では化学、冶金、電気など様々なプロジェクトに関わった。しかし1890年、財政問題が発生しエジソンはレジナルドを含めた多くの所員を解雇せざるをえなくなった。素晴らしい実績が買われ、いくつかの製造業者に職を得た。1892年、パデュー大学に新たに創設された電気工学部門の教授の職を得た。同大学に勤務する傍らウェスティングハウスの依頼を受け、1893年のシカゴ万国博覧会での照明の設置を監督した。その後間もなくジョージ・ウェスティングハウスが個人的にフェッセンデンを引き抜き、Western University of Pennsylvania（後のピッツバーグ大学）の新たな電気工学部門の学部長とした。
第一次ソールズベリー侯爵内閣ははじめアイルランド国民党との連携を重視したが、1885年11月から12月にかけての総選挙で自由党が過半数割れしたことで、アイルランド強圧法の再制定を目指すようになった。これに反発したアイルランド国民党はアイルランド自治に前向きになったグラッドストンとの連携に動き、1886年1月27日の政府の施政方針演説に対する自由党の修正動議に賛成票を投じた。一方ハーティントン侯爵はアイルランド自治に反対し、18名の議員とともにグラッドストンに造反して、この修正動議に反対票を投じた。しかし修正動議は可決してソールズベリー侯爵内閣は総辞職を余儀なくされ、1886年2月に第三次グラッドストン内閣が成立した。グラッドストンはハーティントン侯爵に入閣を求めたが、彼は「もはや党の統一のために自分の信念への誠実を犠牲にする段階は終わった」と返答して拒否した。新急進派のチェンバレンは自治大臣として入閣したものの、彼もアイルランド自治には慎重であり、結局5月26日には辞職して閣外へ去った。以降、ハーティントン侯爵とチェンバレンと野党保守党は声を合わせてグラッドストンが提出したアイルランド自治法案を批判した。その結果、同法案は6月8日の庶民院第二読会で否決された。ただホイッグ派も新急進派も分裂しており、採決の際にハーティントン侯爵やチェンバレンに従って反対票を投じた自由党議員は13名にとどまっている。彼らは自由党を離党して新党自由統一党を結成した。同党は庶民院議員をハーティントン侯爵とチェンバレンが二人で指導し、貴族院議員をダービー伯爵が指導する体制を取っていた。アイルランド自治法案の否決を受けて議会を解散したグラッドストンだったが、1886年7月の総選挙の結果、保守党が316議席、自由党が191議席、アイルランド国民党85議席、自由統一党が78議席をそれぞれ獲得し、グラッドストンは惨敗した。保守党も過半数には届かず、自由統一党がキャスティング・ボートを握ることとなった。保守党党首ソールズベリー侯爵はハーティントン侯爵に首相の座を譲るので保守党と自由統一党の連立政権を作ろうと申し出たが、ハーティントン侯爵は自由統一党は閣外協力にとどめたいと返答した。依然として新急進派としての主張を取り下げていなかったチェンバレンの自由党帰りを警戒したためという。1891年12月21日に父の死によりデヴォンシャー公爵位を継承し、貴族院議員に列する。1892年にはガーター勲章の叙勲を受けた。