Ngày 21 tháng 4 năm 1820, trong một bài giảng, Ørsted nhận thấy một kim la bàn lệch từ phía bắc từ khi một dòng điện từ pin được bật và tắt, xác nhận một mối liên hệ trực tiếp giữa điện và từ tính. Giải thích ban đầu của ông là hiệu ứng từ tính tỏa ra từ tất cả các bên của một dây dẫn mang dòng điện, cũng như ánh sáng và nhiệt. Ba tháng sau đó, ông bắt đầu cuộc nghiên cứu chuyên sâu hơn và ngay sau đó công bố phát kiến của mình, cho thấy một dòng điện tạo ra từ trường khi nó chạy qua một dây dẫn bất kì. Phát kiến này không phải chỉ do có cơ hội, vì Ørsted đã tìm kiếm một mối liên hệ giữa điện và từ trong nhiều năm nay. Sự đối xứng đặc biệt của hiện tượng này có thể là một trong những khó khăn làm cản trở sự phát kiến.

Đôi khi nó được tuyên bố rằng Gian Domenico Romagnosi là người đầu tiên tìm thấy một mối liên hệ giữa điện và từ vào năm 1802, trước cả phát kiến của Ørsted năm 1820. Thí nghiệm của Romagnosi cho thấy một dòng điện từ một đống voltaic có thể làm lệch hướng kim nam châm. Nghiên cứu của ông đã được xuất bản trong hai tờ báo Italia và phần lớn bị bỏ qua bởi các cộng đồng khoa học.

Phát kiến của Ørsted có ảnh hưởng rất nhiều đến việc nghiên cứu về điện động lực trong cộng đồng khoa học, có ảnh hưởng tới nhà vật lý người Pháp André-Marie Ampère trong việc nghiên cứu bằng thực nghiệm, tìm ra lực điện từ và phát biểu thành định luật mang tên ông, định luật Ampere. Phát hiện của Ørsted cũng là một bước quan trọng tiến tới một khái niệm thống nhất về năng lượng và là cơ sở cho sự ra đời cho động cơ điện.

Năm 1822, ông được bầu làm một thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển.