Portrét od Colesworthey Granta

Jeho první pobyt v Indii se vyznačoval mimo jiné prací v oborech botanické farmakologie, chemie, galvanické elektřiny a podvodního vedení. Pracoval na modifikacích Danielova článku a použití polopropustných membrán z vyčiněné kůže v nich. Identifikoval použití zinku ke snížení rezivění železa dříve, než byl zaveden proces pozinkování. O’Shaughnessy také analyzoval střelnou bavlnu vyvinutou Christianem Friedrichem Schönbeinem a rozpoznal roli dusíku a správně určil úlohu kyseliny sírové při odstraňování vody z bavlny. Vyvinul také chloridovou elektrodu stříbrnou a experimentoval s přidáváním barevných tónů do Daguerrova fotografického procesu. V Kalkatě byl členem lékařské a fyzikální společnosti v Kalkatě, kde publikoval jednu z prvních prací o lékařském využití konopí. Ověřil lidové využití konopí v Indii, objevil nové aplikace a nakonec doporučil konopí pro nejrůznější léčebné účely. O’Shaughnessy si získal dobrou pověst tím, že konopím úspěšně zmírnil bolesti při revmatismu a utišil křeče kojence. Nakonec zpopularizoval jeho používání i v Anglii. Největšího úspěchu dosáhl, když pryskyřicí potlačil křeče svalů při tetanu a vzteklině. Tetanus sice vyléčit nedokázal, ale vypozoroval, že směs konopí zmírnila jejich příznaky křečí a utrpení. V roce 1837 zveřejnil svůj nezávislý návrh elektromotoru. V roce 1839 prováděl O’Shaughnessy pokusy s experimentálním telegrafním systémem, který s pomocí Nathaniela Wallicha zřídil v botanické zahradě v Kalkatě. Kličkováním po bambusových sloupech bylo položeno 22 mil drátů. V roce 1841 se vrátil do Anglie, kde představil Cannabis indica západní medicíně a pokračoval ve svých vědeckých pracích. Byl členem Londýnské elektrotechnické společnosti a 16. března 1843 byl zvolen členem Královské společnosti. V kandidatuře na zvolení členem Královské společnosti se uvádělo, že se „vyznamenal znalostmi lékařské vědy a chemie, vynikl jako lékař a propagátor vzdělání mezi domorodci v Bengálsku“. O’Shaughnessy byl zastáncem myšlenky vzdělávání v domorodých jazycích v medicíně. Chtěl také, aby byly využívány místně dostupné zdroje léků, které by poskytovaly levnou pomoc. Jako učitel bral studenty na exkurze do botanické zahrady, aby je seznámil s místními léčivými rostlinami. V roce 1837 připravil Příručku chemie, jejíž tisíc výtisků bylo vytištěno pro použití v Kalkatě. Druhé vydání vyšlo v roce 1842. Další významnou knihou byla Bengálská lékárna a lékopis, která obsahovala přílohu o „zdokonalení bengálské keramiky“ (1840), protože dovoz keramiky z Evropy se ukázal jako drahý. Bengálské dispenzatorium obsahovalo popisy několika druhů rostlin, které Wallich vyrobil nebo na ně dohlížel, včetně popisů Abelmoschus longifolius, Pharbitis caerulea, Hebradendron pictorium a Garcinia pictoria. Tyto popisy byly v minulosti botaniky často přehlíženy

.