D'Arsonval ble påvirket av Bernard til å vie sitt liv til forskning. I 1892 ble han direktør for det nye laboratoriet for biofysikk ved Collège de France, en stilling han hadde helt til 1910. Hans viktigste bidrag var innenfor elektrofysiologi. Fra 1889 startet han forskning på de fysiologiske virkningene av vekselstrøm på kroppen. Han oppdaget at strømmer med frekvens større enn 5000 Hz ikke føre til muskelsammentrekninger og effekter av nervestimulering ved elektrisk støt. I stedet så det ut til at slike høyfrekvente strømmer hadde gunstige effekter. Han ble en pioner innenfor den terapeutiske anvendelse av høyfrekvent strøm på kroppen, med dette etablerte han elektroterapien.