W lutym 1909 przedstawił w Polskiej Akademii Umiejętności pracę „Badania nad dyspersyą światła w gazach”. W roku 1912 Loria spotkał w Wiedniu Alberta Einsteina. W roku 1914 opublikował w wydawnictwie F. Vieweg und Sohn w Brunszwiku pracę Die Lichtbrechung in Gasen als physikalisches und chemisches Problem („Załamanie światła w gazach jako problem fizyczny i chemiczny”).
Współpracował nad rozproszeniem światła przez ośrodki gazowe z fizykiem niemieckim Rudolfem Ladenburgiem, w roku 1908 wspólnie z nim ogłosił w Nature pracę pt. Anomalous Dispersion of Luminous Hydrogen. Badał promieniotwórczość radu i toru w instytucie Ernesta Rutherforda.
W 1910 habilitował się w Krakowie na podstawie rozprawy o magnetooptycznym zjawisku Kerra. W 1914 rozpoczął w Manchesterze, pod kierunkiem Ernesta Rutherforda badania promieniotwórczości, które kontynuował w roku 1915/1915 w Wiedeńskiej Akademii Nauk.
W roku 1917 objął po Konstantym Zakrzewskim katedrę fizyki teoretycznej, potem doświadczalnej na Uniwersytecie Jana Kazimierza we Lwowie. Na tym stanowisku pozostawał do roku 1941. W 1919 został mianowany profesorem fizyki teoretycznej Uniwersytetu Lwowskiego. W 1927, po śmierci Romana Negrusza został kierownikiem katedry fizyki eksperymentalnej UJK.