Etter at Kirchhoff hadde flyttet til Berlin, inntok etter hvert undervisningen en stadig større del av hans virke. Forskningsmessig bidro han likevel med flere viktige arbeid. Av disse fikk spesielt hans matematisk utledning av Huygens' prinsipp for bevegelse av lys i optikken stor betydning. Huygens hadde foreslått at dette skjedde ved at hvert punkt på en bølgefront kunne sende ut nye bølger som kun beveget seg fremover. Adskillig mange år senere kunne Fresnel forbedre dette prinsippet slik at han kunne forklare en stor mengde forskjellige, optiske fenomen. Men det var uklart hvorfor denne beskrivelsen fungerte så godt da det var klart at punktene på en lysfront ikke kunne være fysiske kilder for nye bølger.