Το 1912, αναζήτησε παρηγοριά στην έρευνα. Φιλόδοξος και με σκληρή δουλειά, την ίδια χρονιά πέτυχε να εισαχθεί στην υποδιαίρεση της ηλεκτρικής ενέργειας στο επιστημονικό τμήμα του PTR, όπου, κατόπιν αιτήματος του προέδρου του, Emil Warburg, εισήγαγε τη ρευστοποίηση του υδρογόνου. Την ίδια χρονιά έθεσε σε λειτουργία μια συσκευή υγροποίησης τύπου Nernst που κατασκευάστηκε από την εταιρεία Hoenow στο Βερολίνο. Τα πρώτα του έργα βασίστηκαν στη μελέτη των οπτικών χαρακτηριστικών του υγρού υδρογόνου και στις μετρήσεις της ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας του χαλκού σε θερμοκρασίες μεταξύ 20 και 375Κ. 

Το 1921 στο PTR συνέχισε τις μελέτες χαμηλής θερμοκρασίας με τη μέτρηση της θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητας μετάλλων όπως το λίθιο. Σε συνεργασία με την εταιρεία Linde (Μόναχο) και με την υποστήριξη της Ένωσης Έκτακτης Ανάγκης της Γερμανικής Επιστήμης, προετοίμασε την εγκατάσταση εξοπλισμού υγροποίησης ηλίου σύμφωνα με τη μέθοδο Leiden χρησιμοποιώντας προψυγμένο υδρογόνο. Στις 7 Μαρτίου 1925 ο Meissner πέτυχε να ρευστοποιήσει περίπου 200 κ.εκ. ηλίου που είχε διαχωρίσει από ένα μίγμα ηλιουμίων που παρήγαγε ο Λίντε. Έτσι, εκτός από τα εργαστήρια στο Leiden (Kamerlingh Onnes, από το 1908) και στο Τορόντο (John C. McLennan, από το 1923), υπήρχε τώρα ένα τρίτο εργαστήριο όπου οι θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο περίπου 1.5K ήταν διαθέσιμες για πειράματα. Ο Meissner ήθελε να ανακαλύψει εάν όλα τα μέταλλα θα μπορούσαν να γίνουν υπεραγώγιμα απλά αν βρίσκονται σε αρκετά χαμηλή θερμοκρασία και σε αρκετά καθαρή κατάσταση. Μελέτησε μονοκρυσταλλικά νήματα από χρυσό, ψευδάργυρο και κάδμιο, καθώς και πολυκρυσταλλικό σίδηρο, πλατίνα, νικέλιο, ασήμι και κάδμιο. Ούτε ένας υψηλός βαθμός καθαρότητας ούτε η πιο ομοιόμορφη κρυσταλλική δομή οδήγησαν σε υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο 1,3Κ.

Σύμφωνα με τα σχέδια του Υπουργείου Εσωτερικών και της Έκτακτης Ένωσης Γερμανικής Επιστήμης, ένα μεγάλο ινστιτούτο κρυογονικής επρόκειτο να κατασκευαστεί στη Γερμανία στα μέσα της δεκαετίας του 1920. Το μεγαλύτερα κέντρα φυσικής του έθνους. Οι Berllin και Göttingen συζητούνταν ως πιθανές τοποθεσίες. Τελικά το Βερολίνο επιλέχθηκε, όχι μόνο επειδή ο Meissner είχε ήδη κατασκευάσει μια μονάδα υγροποίησης υδρογόνου στο PTR και επρόκειτο να εγκαταστήσει εκεί έναν υγροποιητή ηλίου, αλλά και λόγω της επιρροής του Max Planck. Το 1927 εγκαινιάστηκε το νέο εργαστήριο κρυογονικής, το οποίο ήταν άμεσα υπό τον έλεγχο του προέδρου του PTR. Η δυνατότητα πολλών ανοιγμάτων για τους επιστήμονες ερευνητές χαιρετίστηκε από επιστήμονες στο πανεπιστήμιο και στη βιομηχανία.

Στο νέο εργαστήριο κρυογονικής ο Meissner και οι συνεργάτες του μελέτησαν έναν μεγάλο αριθμό στοιχείων για υπεραγωγιμότητα. το 1928 ανακάλυψαν το έκτο γνωστό υπεραγώγιμο στοιχείο εκείνη την εποχή: το ταντάλιο, που χρησιμοποιήθηκε στα νήματα των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Ταν το πρώτο υπεραγώγιμο στοιχείο στην ομάδα V του περιοδικού συστήματος. Περαιτέρω στοιχεία που ο Μάισνερ ανακάλυψε ότι είναι υπεραγώγιμα ήταν το θόριο, το τιτάνιο και το βανάδιο. Ο θειικός χαλκός βρέθηκε επίσης ότι χάνει την αντοχή του σε αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες. Ταν η πρώτη φορά που μια χημική ένωση είχε γίνει υπεραγώγιμη: επιπλέον, ένα από τα συστατικά της ήταν μονωτικό. Αυτό το αποτέλεσμα οδήγησε σε συστηματικές μελέτες για περαιτέρω ενώσεις και κράματα, μεταξύ των οποίων τα καρβίδια, ιδιαίτερα το καρβίδιο του νιοβίου, εμφάνισαν υπεραγώγιμες ιδιότητες ακόμη και σε περίπου 10K - δηλαδή,

Ο Meissner πραγματοποίησε περαιτέρω πειράματα για να ρίξει φως στη φύση της υπεραγωγιμότητας, μελετώντας ρεύματα σε υπεραγώγιμα μέταλλα. Σε αυτό το θέμα, το οποίο ήταν στενά συνδεδεμένο με τη μαγνητική συμπεριφορά των υπεραγωγών, παρέμεινε σε στενή επαφή με τον Max von Laue, ο οποίος ήταν θεωρητικός φυσικός στο PTR από το 1925 και ήταν διαθέσιμος στους πειραματιστές για διαβούλευση μισή μέρα. ανά εβδομάδα, Προκειμένου να απαντηθεί το ερώτημα που συζητήθηκε από πολλούς φυσικούς - εάν ένα ρεύμα σε έναν υπεραγωγό γεμίζει ολόκληρη τη διατομή ή ρέει στην επιφάνεια - ο Laue πρότεινε να μελετηθεί το μαγνητικό πεδίο μεταξύ δύο υπεραγωγών που βρίσκονται πολύ κοντά ο ένας στον άλλο, με ένα ρεύμα να ρέει μέσα. Την άνοιξη του 1933, κατά τη διάρκεια αυτών των μετρήσεων ο Meissner και ο συνάδελφός του Robert Ochsenfeld παρατήρησαν ένα νέο φαινόμενο που συνέβαλε σημαντικά στην κατανόηση της υπεραγωγιμότητας. Το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου που μετρήθηκε μεταξύ των αγωγών ήταν συνάρτηση της κατεύθυνσης του ρεύματος, το οποίο θα μπορούσε να εξηγηθεί από το ρόλο που παίζει το μαγνητικό πεδίο της γης. Ως εκ τούτου, οι Meissner και Ochsenfeld πραγματοποίησαν τις μετρήσεις των αλλαγών στο μαγνητικό πεδίο κοντά στους αγωγούς, όταν αυτές υπόκεινταν μόνο στο πεδίο της γης, δηλαδή χωρίς ρεύμα να διέρχεται από αυτούς. Πριν ξεκινήσει η υπεραγωγιμότητα, οι μαγνητικές γραμμές δύναμης διείσδυσαν τους κρυστάλλους χωρίς σχεδόν καμία αντίσταση λόγω της χαμηλής τους ευαισθησίας. Από ό, τι ήταν γνωστό για την υπεραγωγιμότητα εκείνη την εποχή, ήταν αναμενόμενο ότι η κατανομή των γραμμών δύναμης θα παρέμενε αμετάβλητη εάν η θερμοκρασία μειωνόταν κάτω από το κατώτατο επίπεδο. Ωστόσο, οι Meissner και Ochsenfeld παρατήρησαν αύξηση των γραμμών δύναμης σε κοντινή απόσταση με τους υπεραγωγούς. Ο Meissner ερμήνευσε αυτό το αποτέλεσμα ως εξής: η ροή του μαγνητικού πεδίου μετατοπίστηκε από τους κρυστάλλους όταν εμφανίστηκε η υπεραγωγιμότητα. Η ροή του μαγνητικού πεδίου που προηγουμένως έτρεχε μέσα στους αγωγούς τώρα ρέει μεταξύ των κρυστάλλων.

Το φαινόμενο Meissner-Ochsenfeld έδειξε ότι, σε αντίθεση με τις προηγούμενες υποθέσεις, η μετάβαση από την κατάσταση της κανονικής αγωγιμότητας σε εκείνη της υπεραγωγιμότητας ήταν εντελώς αναστρέψιμη. Εφόσον μόνο η ιδανική αγωγιμότητα θεωρήθηκε χαρακτηριστικό γνώρισμα της υπεραγωγιμότητας, σύμφωνα με τη θεωρία του Maxwell η κατάσταση ενός υπεραγώγιμου δείγματος θα πρέπει να εξαρτάται από την προηγούμενη κατάστασή του. Όταν ένα δείγμα έγινε πρώτα υπεραγώγιμο με ψύξη και στη συνέχεια εφαρμόστηκε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, το δείγμα θα πρέπει να παραμείνει χωρίς πεδίο, καθώς η ιδανική αγωγιμότητα θα εμποδίσει την είσοδο ενός πεδίου. Στην αντίστροφη περίπτωση, όταν η ψύξη ακολούθησε την εφαρμογή ενός μαγνητικού πεδίου, ένα μαγνητικό πεδίο θα πρέπει να παραμείνει, σαν να είναι παγωμένο, μέσα στον υπεραγωγό, ακόμη και μετά την αφαίρεση του πεδίου. Οι Meissner και Ochsenfeld απέδειξαν ότι το δείγμα στην τελευταία περίπτωση έχασε επίσης το εσωτερικό του πεδίο μέσω της μετατόπισης των γραμμών δύναμης, πράγμα που σήμαινε ότι η τελική κατάσταση ήταν ανεξάρτητη από τα μέσα με τα οποία επιτεύχθηκε. Αυτό το εύρημα οδήγησε αμέσως στην ανάπτυξη θερμοδυναμικών θεωριών σχετικά με την υπεραγωγιμότητα και έγινε το σημείο εκκίνησης για τη φαινομενολογική θεωρία της υπεραγωγιμότητας των Fritz και Heinz London.