Condotti i suoi studi minori e universitari in fisica e matematica a Königsberg (attuale Kaliningrad, Russia), nel 1889 completò il dottorato di ricerca con una tesi sulla elasticità dei materiali solidi. Fra il 1890 e il 1896 completò il suo percorso accademico con il ruolo di professore. Nel 1896 / 1897, con i suoi studi sulla natura dei raggi X, fu uno dei primi a scoprire che i raggi catodici sono flussi di particelle. In questi anni nacque il suo interesse per la struttura della Terra e nel 1896 pubblicò per la prima volta la sua idea di un nucleo di ferro all'interno della Terra. L'anno successivo si trasferì a Göttingen come assistente presso l'osservatorio astronomico e nel 1898 fu nominato primo professore di Geofisica in Germania e fondò, presso l'Università di Göttingen, il primo Istituto di Geofisica al mondo. 

Nel 1898 vi installò il suo primo strumento sismico pendolare e, dopo una visita a diversi osservatori sismologici italiani, nel 1900, sviluppò il suo microsismografo astatico orizzontale a pendolo invertito con una chiara teoria sui sismografi meccanici. Negli anni successivi sviluppò anche uno strumento per la componente verticale con massa da 1.300 kg e un altro per la componente orizzontale da 17.000 kg. I sismografi da lui inventati furono il mezzo per investigare l’interno della terra. Si devono a lui infatti importanti contributi come la scoperta delle riflessioni delle onde nei diversi strati dell’interno della Terra, il calcolo di sempre più precise tabelle di velocità di propagazione delle onde sismiche e la creazione di un gruppo di giovani sismologi, che hanno studiato tutti gli aspetti della sismologia. Tra questi: Ludwig Geiger, Beno Gutenberg, Ludger Mintrop e Karl Zöppritz, tutti noti per le loro importanti contributi alla sismologia moderna.

 

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