Круг его научных интересов был феноменально широк: история, филология, этнография, востоковедение, криптография, военное дело, литография, электричество, электротехника, телеграфия.

Идея создания телеграфа к 30-м годам XIX в. витала в воздухе: в Австрии, Англии, Бельгии, Голландии, Дании, Испании, Норвегии, Пруссии, Франции — по всей Европе изобретатели пытались воплотить высказанную в 1820 году идею Ампера о передаче сообщений по проводам с помощью электрических сигналов.

Именно знакомство с Ампером и увлечение шифрованием (сказывалась служба в Министерстве иностранных дел и в штабе российских войск во время Отечественной войны 1812 года) и привели Шиллинга к изобретению электромагнитного телеграфа. Впервые в истории 21 октября 1832 года прошли испытания созданного при помощи механика И. А. Швейкина телеграфного устройства, которое связало Зимний дворец и здание Министерства путей сообщения.

В 1833 году сам император Николай I отправил телеграфом депешу: «Я был очень рад посетить г-на Шиллинга». Однако он же и запретил, несмотря на бурный интерес светского общества к новому изобретению, упоминание о телеграфе в открытых источниках, так как хорошо осознавал двойное назначение подобной технологии. Уже в 1836 году телеграф связал разные кабинеты зданий Адмиралтейства, послужив тем самым прообразом локальной сети.

«Электрический телеграф передает речь условными знаками, по проволоке, током», — писал в своем знаменитом словаре В. И. Даль. Изобретение «телеграфной азбуки» (телеграфного кода) — это еще один важный вклад Шиллинга в науку XIX века.

В историю криптографии Шиллинг вошел не только как создатель телеграфного кода, но и как изобретатель биграммного шифра. По сути, это комбинация шифра перестановки с шифром многозначной замены двухбуквенных сочетаний. При этом процесс шифрования усложнялся за счет ввода «пустышек» и хаотических наборов знаков. Придуманный Шиллингом шифр оказался настолько хорош, что иностранные дешифровщики не могли его разгадать еще полвека, а дипломаты и разведчики России пользовались им до начала XX века. Неслучайно американский военный историк Дэвид Кан однажды заметил: «Свой современный вид шифровальное дело получило благодаря телеграфу».

Итак, в создании телеграфа Шиллинг опередил Морзе на 12 лет, однако американский аппарат оказался более удобным и простым с точки зрения технической реализации, и потому именно он получил широкое распространение.