Apreciat pentru realele sale însuşiri, Nicolae Vasilescu-Karpen a fost numit profesor la catedra de electrotehnică a Universităţii din Lille, pe care a ilustrat-o, timp de un an, cu o activitate didactică unanim apreciată de tinerii săi studenţi. Dorul său de ţară, dorinţa de a-i consacra toata priceperea şi puterea de muncă, îl îndeamnă să se reintoarcă în patrie (1905).
În anul 1909, a propus pentru prima oară în lume, printr-o notă adresată Academiei de Ştiinţe din Paris, folosirea curenţilor purtători de înaltă frecvenţă pentru telefonia prin cablu la mare distanţă. A realizat pilele Karpen, care funcţionează folosind exclusiv căldura mediului ambiant. S-a numărat printre cei care au adus o valoroasă şi incontestabilă contribuţie la realizarea complexelor mijloace tehnice în măsură să asigure transportul omului pe Lună.
După aprecierea profesorului I. Solomon, preşedinte al Societăţii Franceze de Fizică -Vasilescu-Karpen"a inventat pila de combustie cu o jumătate de secol înainte ca oamenii să ajungă pe Lună datorita ei".
A desfăşurat o amplă activitate de cercetări originale în domeniul elasticităţii, aerodinamică, atomistică, termodinamică, electrostatică, teoria cinetică, electromagnetism, fizică-chimie, electrochimie şi pile electrice. A efectuat studii asupra aderenţei fierului la beton. A construit postul de telegrafie de la Băneasa (1914). A scris sau a aparticipat la proiecte de centrale electrice şi la proiecte de electrificare a oraşelor (Câmpina, Constanţa). A scris numeroase tratate.
- 1904 - Recherches sur l'effect magnetique des corps electrise en mouvement
- 1925 - Manual de electrotehnică generală
- 1942 - Electricitate
- 1957 - Fenomene şi teorii noi în electrochimie şi chimie fizică