Seine hervorragendste Leistung besteht aber in Verbindung von exakter wissenschaftlicher Arbeit und deren Anwendung für neue innovative Produkte. In dieser wurde Joseph von Fraunhofer das Vorbild der Fraunhofer-Gesellschaft .
Der Glasschleiferlehrling Fraunhofer wurde vom Geheimen Rat Joseph von Utzschneider gefördert und trat dessen Optisches Institut ein. Im Utzschneider Institut Benediktbeuren entwickelte er neue Schleifmaschinen und Glassorten optische Gläser die die Abbildungsqualität von Linsen verbesserten. Fraunhofer wurde im Alter von 22 Leiter der Glasherstellung.
Unabhängig von William Hyde Wollaston entdeckte Fraunhofer 1813 die nach ihm benannten Fraunhoferschen Linien im Sonnenspektrum . Er erfand 1814 das Spektroskop . Außerdem führte er als erster Experimente Beugung von Licht an optischen Gittern durch (Fraunhofersche Beugung ). Seine Erkenntnisse auf diesen Gebieten nutzte um die Materialeigenschaften ( Brechungsindex ) optischer Gläser zu messen. Mit diesem Wissen gelang ihm bessere Objektive zu fertigen als es ihm möglich war.
Wenig bekannt ist dass sich Fraunhofer nur mit Optik beschäftigte. Im Optischen Institut wurden von ihm komplette Fernrohre produziert die auch eine Aufstellung ( Montierung ) umfassten. Seit Fraunhofer gibt es einen der als deutsche Montierung bekannt wurde. Bis wird der größte Teil kleiner und mittlerer und Teleskope auf einer deutschen Montierung aufgestellt.
1819 folgte Fraunhofer dem Institut nach München wurde 1823 in die Bayerische Akademie der Wissenschaften und Professor des physikalischen Kabinetts der Akademie. wurde 1824 Ritter des bayerischen Civilverdienstordens und damit den Adelsstand erhoben. Im gleichen Jahr vollendete den Dorpater Refraktor ein Fernrohr mit einem für diese sensationellen Objektivdurchmesser von 244 mm und einer Brennweite von 4 33 m. Ebenfalls in Jahr wurde er zum Ehrenbürger der Stadt München ernannt.