Birkeland drev med elektriske eksperimenter for å studere elektriske utladninger på kosmisk nivå fra 1895 til 1913, ved Universitetet i Kristiania. Ingen andre laboratorier drev på denne tiden med så omfattende studier av dette. Han utviklet også forskjellige apparater for undersøkelsene, blant annet vakuumpumper. I 1910 ansatte han brødrene Karl og Olaf Devik. Karl hjalp Dietrichson under eksperimentene, og tok over etter Dietrichson, da han døde. Olaf Devik ble også en personlig assistent for Birkeland, og tok seg blant annet av hans avtaler og finanser. Birkelands kontor ble så overfylt med utstyr at bare de som var involvert i laboratoriearbeidet, fikk lov til å komme inn. Studenter som ville spørre Birkeland om noe, kunne ikke komme lengre enn til døren for å fremsi sine spørsmål. Dessuten hadde alle som arbeidet for Birkeland, en regel om å alltid ha en hånd i lommen for å unngå farlige elektriske sjokk. Under disse forsøkene hadde Birkeland på seg en fez, noe som fikk flere til å tro at han hadde konvertert til islam.