Наиболее известны работы Шванна в области гистологии, а также труды, посвященные клеточной теории. Ознакомившись с работами М.Шлейдена, Шванн пересмотрел весь имевшийся на то время гистологический материал и нашел принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Взяв в качестве характерного элемента клеточной структуры ядро, смог доказать общность строения клеток растений и животных. В 1839 вышло в свет классическое сочинение Шванна Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений (Mikroskopische Untersuchungen ber die Uebereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen).

Как гистолог Шванн известен работами по тонкому строению кровеносных сосудов, гладких мышц и нервов. Ученый обнаружил и описал особую оболочку, окружающую нервное волокно (шванновская оболочка). Кроме того, Шванн нашел в желудочном соке фермент пепсин и установил выполняемую им функцию; проиллюстрировал принципиальную аналогию между процессами пищеварения, брожения и гниения.

Шванн был членом Лондонского королевского общества (с 1879), Парижской Академии наук (с 1879), Королевской бельгийской академии наук, литературы и изящных искусств (c 1841). Умер Шванн в Кёльне 11 января 1882.