Miescher 1869-ben, amikor Ernst Hoppe-Seyler irányításával a Tübingeni Egyetemen dolgozott, gennyből kivont fehérvérsejtek sejtmagjaiban olyan anyagot talált, amely foszfort és nitrogént is tartalmazott. Az anyagot először nukleinnek nevezte el, mivel úgy tűnt, hogy a sejtmagban (tudományos nevén nukleuszban) fordul elő. Csak 1874 után módosította az elnevezést, amikor az anyagot két további összetevőre, egy fehérjére és egy szerves savmolekulára választotta szét. Ma dezoxiribonukleinsav (DNS) néven ismerjük.
Miescher egyetemi professzorként tért vissza Bázelbe,
ahol sikerült nukleinsavat és protamint (egy rendszerint a
nukleinsavakhoz kapcsolódó fehérjét) kimutatnia
lazac hímivarsejtekből. Ő fedezte fel azt is, hogy
a légzést a vér szén-dioxid-koncentrációja
szabályozza (nem pedig az oxigénkoncentrációja).
1885-ben ő alapította meg Svájc első élettani
intézetét.