Ко времени получения диплома Александр Арбузов уже имел в своём активе первую самостоятельную научную работу — синтез третичных спиртов совместным действием галоидного алкила и цинка на кетоны.
Арбузов предлагал ввести усовершенствования в методику проведения эксперимента в Казанском университете: он предлагал вести перегонку тяжёлых веществ при пониженном давлении, но руководство лаборатории было против.
Первая печатная работа Арбузова называлась «Из химической лаборатории Казанского университета. Oб аллилметилфенилкарбиноле Александра Арбузова». Из неё вытекало, что Александр Арбузов независимо от Гриньяра осуществил реакцию, известную сегодня как «реакция Гриньяра» — магнийорганический синтез.
Арбузов стал первым из русских химиков, кто применил магнийорганические соединения в практике органического синтеза. А ведь металлоорганические соединения сейчас используются во многих ипостасях: как реагенты органического синтеза, как бактерициды, катализаторы полимеризации в производстве пластмасс и каучуков и тому подобное.
Получив приглашение занять пост главного химика-аналитика в знаменитом императорском Никитском винодельческом саду в Крыму, Александр Ерминингельдович готов был отправиться на юг, но из-за политической ситуации, создавшейся в 1900 году, назначения в приграничные районы, в том числе Крым, были отменены.
Арбузов решил поступить в Петровско-Разумовский сельскохозяйственный институт в Москве. Выпускников Казанского университета принимали сразу на третий курс.
Отучившись в сельскохозяйственном институте год, он вернулся в Казань, в ту же лабораторию. По ходатайству начальника лаборатории Зайцева, Александра Арбузова оставили при университете для подготовки к профессорскому званию. Однако из-за материальных затруднений он отправился в Польшу, где стал ассистентом на кафедре органической химии и сельскохозяйственного химического анализа в Ново-Александрийском сельскохозяйственном институте.
Химическая лаборатория института была хорошо оборудована: в ней имелся газ и водопровод с давлением воды, обеспечивавшими работу водоструйного насоса. Руководителем Арбузова стал Ф. Ф. Селиванов.
Александр Ермингельдович ввёл в лабораторную практику многие практические методики, которые и до сих пор используются во всём мире.
В свободное от административной, педагогической и лабораторной работы время Александр Ерминингельдович Арбузов готовился к сдаче магистерских экзаменов. В Ново-Александрии их не принимали, и в 1902 году Арбузов приехал в Казань.
Выдержав экзамены, он получил свидетельство, где было сказано, что теперь «для получения степени магистра химии от него требуется только публичная защита одобренной факультетом диссертации». Тему исследований Арбузову пришлось выбирать и разрабатывать самостоятельно, без научного руководителя.
Он выбрал для диссертации органические соединения фосфора. Александр Арбузов заметил, что одни химики считали фосфористую кислоту трёхосновной с симметрическим расположением гидроксильных групп у атома трехвалентного фосфора, а другие — двухосновной с двумя гидроксильными группами у атома пятивалентного фосфора. И Арбузов решил найти решение в области органических производных фосфористой кислоты, прежде всего, в виде её эфиров. Он стал искать соединения, способные давать характерные кристаллические производные трёхвалентного фосфора.
В 1903 году появилась первая работа по заявленной теме в «Журнале Русского физико-химического общества». Статья называлась «О соединениях полугалоидных солей меди с эфирами фосфористой кислоты».
В 1905 году вышла из печати работа химика, где были собраны все результаты по диссертационной теме. Защита состоялась в том же году. Магистр химии Арбузов благодаря работе «О строении фосфористой кислоты и её производных» стал широко известен в профессиональных кругах.
В 1906 году за эту работу Арбузов был удостоен премии имени Зинина-Воскресенского.
В том же 1906 году Александр Арбузов возглавил кафедру органической химии и сельскохозяйственного химического анализа в Ново-Александрийском институте.
Следующей важной работой учёного стало каталитическое разложение арилгидразонов посредством солей меди («реакция Фишера-Арбузова»). Сейчас эта реакция применяется в промышленности для получения ряда производных индола (он используется для синтеза медицинских препаратов).
В 1910 году Арбузов снова побывал за границей, на этот раз у Адольфа фон Байера.
В 1911 году Арбузов стал заведующим кафедрой Казанского университета (с условием, что в течение трёх лет напишет и защитит докторскую диссертацию). Диссертация называлась «О явлениях катализа в области превращений некоторых соединений фосфора. Экспериментальное исследование».
Арбузов внёс в технику лабораторных работ много новшеств: приспособление для перегонки под вакуумом, усовершенствовал газовые горелки, приобрёл новые типы лабораторных реактивов и аппаратуру для дефлегмации. Для лаборатории было изготовлено большое количество посуды, часть которой была сделана по эскизам Арбузова.
В 1915 году Арбузова окончательно утвердили в профессорской должности.
Во время Первой мировой войны Арбузов наладил сотрудничество с химическим заводом братьев Крестовниковых, где руководил фенолосалициловым производством.
В 1943 году Арбузов лично разработал и усовершенствовал метод получения дипиридила, а также руководил группой научных работников по разработке некоторых вопросов секретного характера.
Лауреат Сталинской премии 1943 года.
В послевоенные годы академик Арбузов возглавлял Институт органической химии АН СССР, созданный в 1959 году в Казани.
1952 — VI Менделеевский чтец
Похоронен на Арском кладбище в Казани.

Википедия.