Birkeland var sentral for utviklingen av Birkeland-Eyde-prosessen for fremstilling av salpeter til bruk som kunstgjødsel, et arbeid finansiert av ingeniøren og finansmannen Sam Eyde (1866–1940). Denne industriutviklingen dannet grunnlaget for Norsk Hydro. I tillegg hadde han patenter på en rekke forskjellige tekniske innretninger, som en strømbryter, komponenter for radiosending, fettherding, høreapparat, lysbueovn og avfallsbehandling. Birkelands motivasjon for anvendt forskning var industribygging og økonomisk utvikling, så vel som finansiering av grunnforskningen.