Portré: Colesworthey Grant

Az első indiai tartózkodását többek között a botanikai farmakológia, a kémia, a galvanikus elektromosság és a víz alatti vezetés témakörében végzett munka jellemezte. Dolgozott a Daniell-cella módosításain és a cserzett bőr félig áteresztő membránok használatán ezekben. Ő azonosította a cink felhasználását a vas rozsdásodásának csökkentésére, még mielőtt a galvanizálás eljárása kialakult volna. O’Shaughnessy elemezte a Christian Friedrich Schönbein által kifejlesztett puskapamutot is, és felismerte a nitrogén szerepét, valamint helyesen azonosította a kénsav szerepét a víz eltávolításában a pamutból. Kifejlesztett egy ezüst-klorid elektródot is, és kísérletezett a Daguerre-fotóeljárás színárnyalatokkal való kiegészítésével. Kalkuttában tagja volt a Kalkuttai Orvosi és Fizikai Társaságnak, ahol egyik első tanulmányát a kannabisz orvosi alkalmazásáról publikálta. Igazolta a kannabisz népi felhasználását Indiában, új alkalmazásokat fedezett fel, és végül a kannabiszt a legkülönbözőbb terápiás célokra ajánlotta. O’Shaughnessy azzal alapozta meg hírnevét, hogy kannabisz segítségével sikeresen enyhítette a reuma fájdalmát és csillapította egy csecsemő görcseit. Végül Angliában népszerűsítette a használatát. Leghíresebb sikerét akkor érte el, amikor a tetanusz és a veszettség görcsös izomgörcsét gyantával csillapította. Bár a tetanuszt nem tudta meggyógyítani, megfigyelte, hogy a kannabiszkeverék csökkentette a görcsös tüneteket és a szenvedést. 1837-ben közzétette egy elektromos motor önálló tervét. 1839-ben O’Shaughnessy kísérleteket végzett egy kísérleti távírórendszerrel, amelyet a kalkuttai botanikus kertben állított fel Nathaniel Wallich segítségével. Egy 22 mérföld hosszúságú vezetéket fektettek le úgy, hogy cikcakkban fektették le őket bambuszoszlopokon. 1841-ben visszatért Angliába, ahol bevezette a Cannabis indica-t a nyugati orvoslásba, és folytatta tudományos írásait. Tagja volt a Londoni Elektromos Társaságnak, és 1843. március 16-án a Királyi Társaság tagjává választották. A Candidature for Election to Election to Fellow of the Royal Society (A Királyi Társaság tagjává választására vonatkozó jelölés) szerint “az orvostudomány és a kémia tudományának megismerése miatt kiemelkedő, orvosként és a bengáli bennszülöttek oktatásának előmozdítójaként is jeleskedett”. O’Shaughnessy támogatta az anyanyelvi oktatás gondolatát az orvostudományban. Azt is szerette volna, ha a helyben rendelkezésre álló gyógyászati forrásokat kihasználják, hogy olcsó segítséget nyújtsanak. Tanárként tanulmányi kirándulásokra vitte a diákokat a botanikus kertbe, hogy megismertesse őket a helyi gyógynövényekkel. 1837-ben elkészítette a Kémia kézikönyvét, amelyből ezer példányt nyomtattak ki Kalkuttában. A második kiadás 1842-ben készült el. Egy másik jelentős könyve a Bengáli Dispensatory and Pharmacopeia volt, amely tartalmazott egy függeléket a “bengáli kerámia javításáról” (1840), mivel az Európából behozott agyagedények drágának bizonyultak. A Bengáli Dispensatory számos olyan növényfaj leírását tartalmazta, amelyeket Wallich készített vagy felügyelt, köztük az Abelmoschus longifolius, a Pharbitis caerulea, a Hebradendron pictorium és a Garcinia pictoria leírását. Ezeket a leírásokat a botanikusok a múltban gyakran figyelmen kívül hagyták.