Chez Heraeus, la fièvre de la recherche perdura aussi au 20e siècle sans interruption. Ainsi, on doit l'une des plus extraordinaires innovations de la première moitié du siècle à Heraeus : la fusion de matières métalliques sous vide. Pendant une courte période, Heraeus avait même une entreprise indépendante dans ce domaine qui brillait surtout par ses innovations techniques. Entre 1923 et 1933, la fusion sous vide Heraeus obtint au total 84 brevets allemands. Dans les années vingt, la troisième génération entra dans l'entreprise : Le Dr Wilhelm Heinrich Heraeus fut responsable de la Direction technique de l'entreprise pendant près de quarante ans. Son cousin, le Dr Reinhard Heraeus, s'occupa de la partie commerciale pendant la même période.

La Première guerre mondiale, l'inflation et l'effondrement des marchés entraînèrent aussi des difficultés pour Heraeus. L'entreprise continua quand même à s'agrandir. En 1939, Heraeus employait 1.000 personnes et enregistrait un chiffre d'affaires annuel de 20 millions de Mark. Sous la direction du Reinhard Heraeus, l'entreprise familiale s'était définitivement transformée en un groupe multiproduits.

Cette évolution connut une fin brutale au début de la Seconde guerre mondiale. De nombreux collaborateurs de l'entreprise furent mobilisés, les installations de production à Hanau furent presque entièrement détruites par les bombardements.