I 1926 startet han et samarbeid med Karl Küpfmüller. De to vitenskapsmennene forsket på mulighetene for støyfri overføring av informasjon i kabelforbindelser over store avstander. I 1936 overtok Mayer ledelsen av forskningsavdelingen i Siemens & Halske. I 1943 ble han av politiske grunner (lytting til «fiendtlig radio» og kritikk av nazi-regimet) dømt til fangenskap i konsentrasjonsleir. Han ble sendt til leiren i Sachsenhausen, men klarte å flykte derfra i april 1945.