Fra 1901 til 1938 var han leder af det prestigefyldte Carlsberg Laboratory i København. Mens han arbejdede på Carlsberg Laboratory studerede han effekten af ionkoncentration på proteiner, og fordi koncentrationen af brint ioner var særlig vigtig, introducerede han pH-skalaen som en enkel måde at udtrykke det på i 1909. Artiklen, hvor han introducerede skalaen (ved hjælp af notationen pH) beskrev to metoder til måling af surhed, som Sørensen og hans studerende havde raffineret. Den første metode var baseret på elektroder, mens den anden involverede sammenligning af farver på prøver og et forudvalgt sæt indikatorer.
Carlsberg Laboratory