Portret door Colesworthey Grant

Zijn eerste verblijf in India werd gekenmerkt door werk op het gebied van onder meer botanische farmacologie, scheikunde, galvanische elektriciteit en onderwatergeleiding. Hij werkte aan modificaties van de Daniell-cel en het gebruik van halfdoorlatende membranen van gelooid leer in deze cellen. Hij ontdekte het gebruik van zink om het roesten van ijzer te verminderen voordat het proces van galvaniseren was ingeburgerd. O’Shaughnessy analyseerde ook het door Christian Friedrich Schönbein ontwikkelde kanonkatoen en herkende de rol van stikstof en identificeerde correct de rol van zwavelzuur bij het verwijderen van water uit het katoen. Hij ontwikkelde ook een zilverchloride-elektrode en experimenteerde met het toevoegen van kleurtonen aan het Daguerre fotografisch proces. In Calcutta was hij lid van de Medical and Physical Society of Calcutta, waar hij een van zijn eerste verhandelingen publiceerde over medische toepassingen van cannabis. Hij valideerde het volksgebruik van cannabis in India, ontdekte nieuwe toepassingen en beval cannabis uiteindelijk aan voor een grote verscheidenheid aan therapeutische doeleinden. O’Shaughnessy vestigde zijn reputatie door met succes de pijn van reuma te verlichten en de stuiptrekkingen van een zuigeling met cannabis tot bedaren te brengen. Uiteindelijk populariseerde hij het gebruik ervan in Engeland. Zijn beroemdste succes boekte hij toen hij de krampende spierkrampen van tetanus en hondsdolheid met hars onderdrukte. Hoewel hij tetanus niet kon genezen, stelde hij vast dat het cannabismengsel de spasticiteitssymptomen en het lijden verminderde. In 1837 publiceerde hij zijn onafhankelijk ontwerp van een elektrische motor. In 1839 voerde O’Shaughnessy experimenten uit met een experimenteel telegrafiesysteem dat hij met de hulp van Nathaniel Wallich opzette in de Botanische Tuin te Calcutta. Een lengte van 22 mijl draad werd gelegd door ze zigzaggend over bamboepalen te leggen. In 1841 keerde hij terug naar Engeland, waar hij Cannabis indica introduceerde in de westerse geneeskunde en zijn wetenschappelijke geschriften voortzette. Hij was lid van de London Electrical Society en werd op 16 maart 1843 verkozen tot fellow van de Royal Society. De kandidaatstelling voor de benoeming tot Fellow van de Royal Society stelde dat hij zich “onderscheidde door zijn kennis van de wetenschap van de geneeskunde en de scheikunde, eminent was als arts en als promotor van het onderwijs onder de inboorlingen van Bengalen”. O’Shaughnessy was een voorstander van het idee van onderwijs in de inheemse talen in de geneeskunde. Hij wilde ook dat plaatselijk beschikbare medicijnbronnen werden gebruikt om goedkope hulp te bieden. Als leraar nam hij studenten mee op excursies naar de Botanische Tuin om hen kennis te laten maken met de plaatselijke geneeskrachtige planten. In 1837 stelde hij een Handboek Scheikunde op waarvan duizend exemplaren werden gedrukt voor gebruik in Calcutta. Een tweede editie werd uitgegeven in 1842. Een ander belangrijk boek was het Bengaals Dispensatorium en Pharmacopeia dat een bijlage bevatte over de “verbetering van het Bengaals aardewerk” (1840) omdat de invoer van aardewerk uit Europa duur bleek te zijn. Het Bengaals Dispensatorium bevatte beschrijvingen van verschillende plantensoorten die door Wallich waren gemaakt of waarop hij toezicht hield, waaronder die van Abelmoschus longifolius, Pharbitis caerulea, Hebradendron pictorium en Garcinia pictoria. Deze beschrijvingen zijn in het verleden door botanici vaak over het hoofd gezien.