U 52-letniego pacjenta z przewlekłą chorobą reumatyczną opisał zmiany skórne o charakterze grudek, na nogach, plecach, brzuchu i piersi, po czym zbadał je histologicznie.
Z czasem głównym obszarem zainteresowań Rothmanna stała się neurologia doświadczalna. Jacobsohn-Lask wyróżnił trzy okresy jego działalności naukowej: pierwszy, w którym poświęcał się głównie badaniom rdzenia kręgowego, drugi, w którym badał przede wszystkim mózgowie, i trzeci, w którym jego zainteresowania koncentrowały się na móżdżku. Łącznie, bibliografia prac Rothmanna liczy około 200 pozycji.
W jednej z pierwszych swoich prac doświadczalnych powtórzył eksperyment Stenona, polegający na zaklemowaniu aorty brzusznej. Wykazał w nim, że pęczek Flechsiga bierze swój początek już w odcinku krzyżowym rdzenia. W kolejnych doświadczeniach dowiódł, że oprócz drogi piramidowej istnieją co najmniej dwie dodatkowe drogi ruchowe; po przecięciu piramid u psów i u małp (doświadczenie Starlingera) nie dochodziło do porażenia, dowodząc pośrednio roli szlaków pozapiramidowych, zwłaszcza drogi czerwienno-rdzeniowej (pęczka Monakowa).