Bunsen begynte som foreleser ved universitetet i Göttingen i 1833 der han ledet flere eksperimentelle forsøk. Han ble i 1836 professor ved den polytekniske skolen i Kassel, og mottok et fullt professorat ved universitetet i Marburg i 1841. Mens han var tilknyttet Marburg deltok Bunsen på 1846 års ekspedisjon til Island for å forske på vulkanene der.