Robert Bunsen
En 1833 Bunsen se convirtió en profesor en Göttingen y comenzó a realizar estudios experimentales sobre la (in)solubilidad de las sales metálicas del ácido arsénico. Su descubrimiento del uso del hidrato de óxido de hierro como agente precipitante condujo a lo que todavía hoy es el antídoto más eficaz contra el envenenamiento por arsénico. Esta investigación interdisciplinar se llevó a cabo y se publicó junto con el médico Arnold Adolph Berthold. En 1836, Bunsen sucedió a Friedrich Wöhler en la Escuela Politécnica de Kassel (en alemán: Baugewerkschule Kassel). Bunsen enseñó allí durante tres años y luego aceptó una cátedra asociada en la Universidad de Marburgo, donde continuó sus estudios sobre los derivados del cacodilo. En 1841 fue ascendido a profesor titular. Durante su estancia en la Universidad de Marburgo, Bunsen participó en la expedición de 1846 para la investigación de los volcanes de Islandia.
El trabajo de Bunsen le valió un rápido y amplio reconocimiento, en parte porque el cacodilo, que es extremadamente tóxico y sufre una combustión espontánea en aire seco, es muy difícil de trabajar. Bunsen estuvo a punto de morir por envenenamiento con arsénico, y una explosión con cacodilo le costó la vista en su ojo derecho. En 1841, Bunsen creó la pila Bunsen, utilizando un electrodo de carbono en lugar del costoso electrodo de platino utilizado en la pila electroquímica de William Robert Grove. A principios de 1851 aceptó una cátedra en la Universidad de Breslau, donde enseñó durante tres semestres.
A finales de 1852 Bunsen se convirtió en el sucesor de Leopold Gmelin en la Universidad de Heidelberg. Allí utilizó la electrólisis para producir metales puros, como cromo, magnesio, aluminio, manganeso, sodio, bario, calcio y litio. En 1852 comenzó una larga colaboración con Henry Enfield Roscoe, en la que estudiaron la formación fotoquímica de cloruro de hidrógeno (HCl) a partir de hidrógeno y cloro. De este trabajo surgió la ley de reciprocidad de Bunsen y Roscoe. En 1859 interrumpió su trabajo con Roscoe y se unió a Gustav Kirchhoff para estudiar los espectros de emisión de los elementos calentados, un área de investigación denominada análisis de espectros. Para este trabajo, Bunsen y su ayudante de laboratorio, Peter Desaga, habían perfeccionado en 1855 un quemador de gas especial, que estaba influenciado por modelos anteriores. El nuevo diseño de Bunsen y Desaga, que proporcionaba una llama muy caliente y limpia, se llama ahora simplemente «mechero Bunsen», un equipo de laboratorio común.
Había habido estudios anteriores sobre los colores característicos de los elementos calentados, pero nada sistemático. En el verano de 1859, Kirchhoff sugirió a Bunsen que intentara formar espectros prismáticos de estos colores. En octubre de ese año, los dos científicos habían inventado un instrumento adecuado, un prototipo de espectroscopio. Utilizándolo, pudieron identificar los espectros característicos del sodio, el litio y el potasio. Tras numerosas y laboriosas purificaciones, Bunsen demostró que las muestras de gran pureza daban espectros únicos. En el curso de este trabajo, Bunsen detectó nuevas líneas de emisión espectral azules, hasta entonces desconocidas, en muestras de agua mineral de Dürkheim. Supuso que estas líneas indicaban la existencia de un elemento químico no descubierto. Tras una cuidadosa destilación de cuarenta toneladas de esta agua, en la primavera de 1860 pudo aislar 17 gramos de un nuevo elemento. Llamó al elemento «cesio», por la palabra latina que significa «azul profundo». Al año siguiente descubrió el rubidio, mediante un proceso similar.
En 1860, Bunsen fue elegido miembro extranjero de la Real Academia Sueca de Ciencias.
En 1877, Robert Bunsen junto con Gustav Robert Kirchhoff fueron los primeros receptores de la prestigiosa Medalla Davy «por sus investigaciones y descubrimientos en el análisis del espectro».