I 1899 ble han ansatt i BASF. Sammen med Fritz Haber utviklet han Haber-Bosch-prosessen for å utvinne ammoniakk. BASF fikk monopol på å utvinne ammoniakk for produksjon av kunstgjødsel og sprengstoff. Han tok også initiativ til byggingen av Leunawerke. I 1916 ble han utnevnt til styremedlem i BASF og i 1919 ble han styreleder i selskapet. I 1925 han ble han styreleder i IG Farben.