1886年底，他开始了使他后来名垂千古的电磁学实验。
电磁学在1840年有了迅速的发展，在经历了安培、奥斯特、诺伊曼、韦伯等人的努力，电磁学走向了一个错误的极点。而法拉第、麦克斯韦等人却建立了与安培等人的相对立的理论。麦克斯韦建立了“电磁波”这个崭新的概念。他还从理论上预言了电磁波的速度是有限的，它等于光速，预见了光波和电磁波在许多方面都具有相同的性质。另外还有别的理论也不时地被人提出。综上所述，19世纪中叶的电磁学还处于百花齐放的时代，还没有形成统一的理论。亥姆霍兹把这个时期的电磁学领域称为“无路的荒原”。1870年亥姆霍兹开始试探统一诺伊曼、韦伯和麦克斯韦理论的可能性。
在赫兹之前有许多人对电磁波进行了许多的观察和试验，其中包括爱迪生。但他们都没有从本质上对电磁波进行验证。
1886年赫兹在卡尔斯鲁厄高等工业学校工作时，他几乎整天整天地呆在学校的实验室里，有时几乎忘记了吃饭和睡觉。有几次，只有伊莉莎白找到实验室，才能把他从实验室拉回家中。
影响世界科技文明的伟大发现就出现在这一段废寝忘食的试验中。有一天，赫兹突然发现通电的线圈周围的次级线圈产生了火花。他移动次级线圈发现在有的位置有火花产生，有的位置却没有。他被这个奇妙的现象震惊了，一种压抑不住的喜悦涌上心头。他恨不得把这种现象告诉他身边的每一个人。他说：“在变化的条件下，我偶然发现了次级火花现象……起初，我以为火花的产生可能是紊乱和无规律的，但是我发现次级线圈存在着某些点不产生火花……我就信心百倍地相信柏林科学院的问题能够解决了。”
这时的赫兹是无所牵挂的，自从结婚后，他有了一个美丽善良的伊莉莎白。伊莉莎白是他的贤内助，他没有后顾之忧。他开始一门心思地做电磁波实验，别的事情他的妻子都会帮他打点。因此在科学研究中他显得信心十足，浑身是劲。在那个简陋的、堆满了各种各样破旧装备的阴森森的小房子中，他度过了一个又一个日日夜夜。有一次，他正在潜心做他的实验，突然觉得脖子上有什么东西。他并没有怎么在意，只是用手往脖子上一拍。“吱吱”，一声尖锐的鼠叫从背后传来。他吓得一只手一抖，手摸到了裸露的电线，顿时一种说也说不清的滋味传遍全身。好在实验的电压不是很高，对生命没有构成很大的危险。他呆呆地站在原地足足有半分钟没有缓过劲来。这简直把他吓傻了。
随着实验不断地进行，工作变得越来越繁忙了。正在此时，他的妻子为他怀上了第一个孩子，他忙完了实验室，还要回家看望和照顾妻子。原来就不怎么胖的赫兹日渐消瘦，这使得伊莉莎白看在眼里，疼在心里。最后只得把汉堡的母亲请到卡尔斯鲁厄。就在他即将完成电磁波速度测定的实验时，他的大女儿呱呱坠地了。这给赫兹带来了无穷的乐趣。1888年3月赫兹终于精确测量出了电磁波的速度。他精确地算出电磁波的传播速度就等于光速。
完成了电磁波速度等于光速的证明之后，他并没有停步不前。他脚踏实地的一步步证明电磁波和光波的其它的相同性质。赫兹完成电磁学实验时年仅31岁。1889年维也纳科学院授予他Baumgartnet奖，此后他相继获得了法国科学院、英国皇家学会、都灵科学院颁发的各种奖章。1888年到1892年间，他相继被聘请为柏林科学院、曼彻斯特图书馆和哲学学会、剑桥哲学学会等重要学术组织和团体的成员。
