Etter tre år i Halle returnerte Plücker i 1836 til Universitetet i Bonn som full professor i matematikk. Han giftet seg året etter og fikk en sønn i 1838. I denne perioden vendte hans faglige interesser seg bort fra ren matematikk og mot mer praktiske anvendelser. I 1847 ble han utnevnt til full professor i fysikk ved samme universitet hvor spesielt magnetiske effekter opptok han. Ved å studere elektriske utladninger i tynne gassblandinger, kunne han gjøre spektroskopiske undersøkelser av forskjellige stoffer. Da han var i stand til å skape svært lave gasstrykk i disse utladningene, var han nær ved å påvise katodestråling som J.J. Thomson flere tiår senere viste bestod av elektroner. Selv om disse arbeidene var av stor betydning, hadde hans innsats som fysiker kanskje vært større hvis han hadde tatt mer hensyn til andres resultat og vært mer praktisk anlagt for eksperimentelle oppgaver.