正如维尔纳•西门子所说的那样，自然科学的研究原本是他最初的、年轻时的爱好，这一爱好贯穿了他的一生。学生时代，他曾在数学、物理、化学等自然科学上花费了很大心血，并立志要取得成就，他也确实做到了这点。但是，由于家庭贫困，他需要养家糊口并照顾弟弟妹妹，必须要努力把自然科学研究中所获得的成果变为实际生活中有用的东西，因而在工程技术方面取得了优异的成就，以致于把他在科学研究方面的成就都掩盖住了。其实，以他的科学研究方面的成就而论，他完全可以毫无愧色地立身于优秀科学家的行列。现把他在这方面的成就作一简单的描述。

西门子在 1850 年曾提出了在地下线路中的静电充电问题，但是这一现象 最初在物理学界没有人真正相信。当时，法拉第已提出了静电分配理论，即： 静电分配并不直接靠电的远距离作用，而是靠一种电介质由分子到分子推进 的分配作用。但这一理论也没有得到大多数欧洲大陆的物理学家们的承认， 他们认为这种在两条导线间存在的物质对充电大小的实际影响取决于或多或 少进入绝缘体的电以及因此在两导线间距离缩小而受了影响的两导线的实际 电量。对于上述不同的解释，西门子决定先完全抛开，用实验得出自己的结 论。通过实际研究，西门子完全证实了法拉第的理论，并得出了在导体中热 和电的运动规律同样适用于静电感应。借助法拉第的理论，西门子得到了关 于物理表面电气密度的泊松定律，并以实验证明，在各种情况下法拉第的理 论都足以解释这种现象。当时，西门子在许多方面继续发展了这种理论，并 解决了在这之前用其他方法一直没能解决的问题。例如，计算一种由许多容 量不同、前后相连的莱顿瓶组成的蓄电池的容量。1857 年春，他把自己的科 学研究成果以“莱顿瓶电线中电流的静电感应和延迟”为题发表在《波根多 夫年鉴》上。可惜的是，在不久之前，英国的威廉•汤姆生和马克斯韦已经 发表了这一成果，虽然西门子的实验方法更为简单，但成果的优先权却不属 于他了。

西门子在科学研究上的另一个重大贡献是确定电阻单位。在 19 世纪中 叶，电气测量方面还没有形成固定的、统一的单位；虽然法国物理学家威廉•韦 伯和高斯从理论上制定了磁与电的绝对单位，而且把精确测量的方法和因此 必需的仪器都制作得异常完美，但仍然缺少实际表示绝对单位的人人均可使 用的度量标准，因此每个物理学家往往为其实验制做一个自己的电阻计，这 样虽不影响实验结果，但相互间的结果却不能比较。因此，制定一个统一的 电阻单位就显得极为重要和迫切。最初，雅可比教授曾建议用他实验用过的 一段铜丝作电阻单位，西门子也曾用钢丝作电阻单位，但这只能是应急措施， 作为统一的单位却行不通，因为电阻没有像固体的体积和质量那样可以量度 的性质。因此西门子决定，用汞作为电阻计量的基础，因为汞在常温下为液 态，易于再现，且它的阻力不因分子的变化而变动，受气温的影响比其他金 属要小得多。1860 年，他的论文《可再现的电阻计之建议》发表在《波根多 夫年鉴》上，建议以截面为 1 平方毫米、长 1 米的汞柱在 0℃时的电阻作为 电阻单位。1868 年，西门子电阻单位在维也纳国际电信会议上得到确认；但 英国的物理学家们不接受这一单位，仍然采用绝对单位厘米/克/秒制。1882 年，法国政府在巴黎召集了一次国际会议，以便确定一个都能接受的国际电 气测量单位，西门子作为德国代表之一出席了这次会议。会议原则上同意将英国采用的绝对单位作为电阻单位。但由于绝对电阻单位经试验不够精确，于是决定以西门子所建议的汞柱单位为基础，并且建议各国学者把厘米/克/秒单位与西门子单位的比例再次进行试验，结果一致得出两者平均比例为 1.06∶1。于是，在 1884 年举行的结束会议上，各国学者一致同意将长 106 厘米、横截面为 1 平方毫米的汞柱在 0℃时的电阻确定为国际法定的电阻单 位，命名为欧姆。西门子最初确定的电阻电位虽然被废除了，但他在这一事 业中的贡献显然已得到了肯定。后来，人们为了纪念他，将他的姓氏作为导 电率单位保留在了物理学中，规定当导体电阻为 1 欧姆时，其导电率为 1 西 门子，简写为 1s。