Selain menjelajahi alam yang hidup melalui eksperimen dan pengamatan, Weismann mencoba untuk menembus fenomena biologis di tahun-tahun awalnya, cara bekerja yang kemudian harus dia lakukan karena masalah mata yang terus-menerus.
Dua tahun setelah publikasi pertama, ia mempelajari karya zaman Darwin yang terkenal "On the Origin of Species" dan sejak saat itu melihat dirinya sebagai pembela evolusi melalui seleksi. Kuliah perdana Freiburg-nya dari tahun 1868 berjudul "Tentang pembenaran teori Darwinian".
Setahun setelah memulai pekerjaannya sebagai dosen pribadi dalam anatomi dan zoologi komparatif di Freiburg, kemunduran penglihatannya memaksanya untuk mengambil jeda sepuluh tahun dalam mikroskop.
Weismann menggunakan tahun-tahun itu untuk membahas topik-topik biotheoretical, seperti pertanyaan tentang pembentukan spesies melalui isolasi. Perbaikan kondisi matanya kemudian memungkinkannya untuk bekerja dengan mikroskop lagi. Dia memeriksa pembentukan telur, pembentukan telur musim dingin dan musim panas, nutrisi embrio dan siklus pengembangan kutu air (cladocerae).
Dalam sebuah risalah tentang kehidupan binatang di Danau Constance (1876), ia adalah orang pertama yang menggambarkan gerakan vertikal plankton pada siang hari. Ini adalah salah satu karya limnologis paling awal yang pernah dan mendapatkan penghargaan Weismann karena telah membantu menemukan arah penelitian ini.
Studi reproduksi seksual dalam cnidaria laut (hydrozoa), yang ia lakukan pada tahun 1879 dan 1880, terbukti sangat berpengaruh bagi ide-ide teoretis evolusioner Weismann di kemudian hari dan khususnya untuk konsep garis benih yang telah ia kembangkan.
Sejak akhir 1970-an, Weismann semakin beralih ke masalah evolusi dan keturunan. Pada masa-masa sebelumnya, sesuai dengan Darwin, ia percaya pewarisan sifat-sifat yang diperoleh adalah mungkin, tetapi sekarang ia mengesampingkannya berdasarkan pertimbangan teoretis; ia mendirikan versi modifikasi Darwinisme, Neo-Darwinisme.
Weismann mencurigai gen dalam nukleus sel sedini 1885, di mana kromosom bertindak sebagai pembawa mereka. Karena ini hanya diteruskan melalui pembelahan sel mitosis, yaitu dalam garis sel, ia mendalilkan garis sel, yang disebut garis kuman, sebagai pembawa kontinuitas antara sel-sel benih generasi yang berurutan.
Satu kesalahan mendasar, bagaimanapun, adalah ia hanya memberikan seluruh disposisi herediter ke sel-sel benih, sedangkan sel-sel tubuh hanya boleh mengandung bagian-bagian genom karena pembelahan nukleus yang identik secara inheren selama pengembangan.
Meskipun anggapan keliru ini, ia mampu menarik kesimpulan yang benar sifat yang diperoleh, yang hanya bermanifestasi dalam sel tubuh, tidak dapat diteruskan ke generasi berikutnya, karena garis kuman terpisah dari sel tubuh selama perkembangan embrionik. Lebih jauh, Weismann menyerukan divisi reduksi yang sampai sekarang tidak diketahui, yang sekarang disebut meiosis, yang membagi dua set tanaman herediter, yang diduplikasi setelah penggabungan sel-sel benih. Tanpa proses seperti itu, massa genetik akan berlipat ganda dari generasi ke generasi.
Weismann merangkum pengetahuan teoretisnya dalam buku "Das Keimplasma. A Theory of Inheritance ". Karya ini, kontroversial dan diperebutkan dalam banyak detail oleh orang-orang sezaman, memiliki efek yang luar biasa merangsang pada biologi.
