En 1835, Payen abandonó sus negocios para tomar las funciones de profesor de química industrial y agrícola en la Escuela Central de Artes y manufacturas, donde se incorporó como adjunto en 1829 y se dedicó el resto de su vida a la investigación básica y también fue nombrado profesor en el Conservatoire National des Arts et Métiers en 1839 y miembro del Consejo de higiene y seguridad pública de París en 1842.