Junto con Franck, llevó a cabo diversos estudios sobre el impacto de electrones, que les condujeron a su famoso experimento: en 1914, Hertz y Franck diseñaron el llamado experimento de Franck-Hertz, que confirmaba y apoyaba de forma elegante el modelo atómico de Bohr y abría las puertas a la mecánica cuántica formulada por Max Planck.