Później podjął studia w Berlinie na Uniwersytecie Fryderyka Wilhelma na kierunku fizyka. Na studiach prowadził dalej prace nad urządzeniem mającym przesyłać obraz na odległość. Badań nie porzucił nawet w okresie wykonywania zawodu inżyniera w zakładach sygnalizacji kolejowej. Dorobił się szeregu różnych opatentowanych wynalazków, jednak najważniejszym z nich była tarcza (zwana później tarczą Nipkowa). Urządzenie umożliwiało analizę i syntezę obrazu (przetwarzanie obrazu w impulsy elektryczne oraz impulsy elektryczne z powrotem w obraz), stając się podstawowym elementem wynalezionego wiele lat później telewizora.
Wynalazek trafił do niemieckiego urzędu patentowego w styczniu 1884 roku. Do 1938 roku Nipkow był jedynym posiadaczem potwierdzonego wynalazku związanego z technologią przekazu obrazu na odległość, patent ten nigdy jednak nie został wykorzystany komercyjnie. Dopiero prace eksperymentalne Johna Bairda, w których wykorzystywał on wynalazek Nipkowa, doprowadziły w 1924 r. do konstrukcji pierwszego prototypu odbiornika telewizyjnego.