También es conocido por la Serie de Paschen, la serie de líneas espectrales del hidrógeno en la zona del infrarrojo que observó él por primera vez en 1908.
Estableció la hoy ampliamente conocida Curva de Paschen en su artículo "Über die zum Funkenübergang in Luft, Wasserstoff and Kohlensäure bei verschiedenen Drücken erforderliche Potentialdifferenz".
Fue presidente del Physikalisch-Technischen Reichsanstalt (Instituto físico-técnico) durante el período comprendido entre 1924 y 1933 y profesor honorario de la Universidad de Berlín en 1925.
En 1912 estudiando con Back el efecto Zeeman, descubrió nuevos fenómenos.
En 1916 verificó experimentalmente las hipótesis sobre el espectro X, deducidas por la teoría relativista del átomo.