С 1774 по 1777 год, неся службу в городе-порте Шербуре, Кулон параллельно проводит научные исследования, пытаясь сконструировать улучшенную версию компаса, разработав идеальный метод устройства магнитных стрелок, Кулон побеждает в конкурсе, проходящем в Париже в Академии наук.
На протяжении последующих четырех лет ученый сменил несколько городов и рабочих мест, все это время он не прекращает заниматься наукой, уделяя много времени изучению теории трения, результаты своих экспериментов он презентовал в фундаментальной работе, названной «Теорией простых машин».
И вот, наконец, в 1781 году мечта Кулона осуществилась, его возвратили в Париж, а к концу года он стал членом столичной Академии наук по отделению механики.
Посвящая большую часть времени исследовательской деятельности, Шарль одновременно трудится и на государственной службе, строя фонтаны и каналы, возвращение в столицу ознаменовалось сменой направления в научных исследованиях Кулона.
Основное внимание ученый уделяет вопросам электричества и магнетизма.
В 1784 году он изобретает прибор, способный измерять силу, и названный крутильными весами, еще через год, благодаря этому прибору, Кулон устанавливает один из основополагающих законов электростатики (получивший впоследствии его имя), описывающий силу взаимодействия между двумя статичными электрическими зарядами.
Начиная с 1785 года и на протяжении шести лет, публикуется семь работ Кулона, где ученым уделяется внимание одноименным и разноименным зарядам, и процессу взаимодействия между ними.