Bahkan saat masih kanak-kanak, Finsen telah terkagum-kagum pada efek cahaya matahari terhadap makhluk hidup. Penelitiannya saat sebagai mahasiswa yang belum mendapat gelar termasuk penelitian yang mana ia mengamati bagaimana cahaya matahari memengaruhi jaringan serangga, berudu, dan binatang lain. Lalu Finsen memutuskan mengganti usahanya pada pengobatan penyakit manusia. Pada 1893 ia mulai mempelajari penggunaan cahaya matahari yang disaring dalam pengobatan luka kulit yang disebabkan oleh cacar, penyakit virus. Cahaya merah—cahaya dari akhir spektrum merah—dengan cahaya panasnya yang berbahaya yang disaring, membuktikan kesuksesan dalam mengembangkan penyembuhan luka cacar. Setelah menerbitkan karya penting pada fototerapi pada 1893 dan 1894, Finsen mulai meneliti pengobatan lupus vulgaris, penyakit kulit yang disebabkan bakteri. Finsen telah mencatat penemuan peneliti sebelumnya, yang menemukan bahwa cahaya dapat membunuh bakteri. Memfokuskan cahaya buatan melalui prisma, Finsen menampakkan jaringan yang sakit pada konsentrasi tinggi sinar ultraviolet. Cara ini membuktikan keefektifan tinggi dalam pengobatan lupus vulgaris. Finsen mendirikan Institut Cahaya-nya di Kopenhagen, di mana ratusan pasien lupus vulgaris secara berhasil disembuhkan lebih dari beberapa tahun berikutnya. Penggunaan sinar ultraviolet menjadi pengobatan pokoq untuk lupus vulgaris selama sekian dasawarsa.
