În anul 1925 este numit profesor la Catedra de Fizică Moleculară, Acustică şi Optică a Facultăţii de Ştiinţe. Sub conducerea profesorului Ionescu, împreună cu profesorul Mihul, au fost întrepinse primele studii în domeniul fizicii gazelor ionizate din România, studii ce au constituit bazele unui domeniu de mare actualitate la Facultatea de Fizică din Iaşi – fizica plasmei.
Încă de la începuturile activităţii de cercetare a avut realizări ştiinţifice remarcabile.
Astfel, în 1925 a inventat un microfon bazat pe curenţi termoionici (curenţi emişi de corpurile încălzite) şi un modulator de lumină, folosind fenomenul de interferenţă.
În anul 1935 a inventat o versiune a magnetronului (înaintea celor din Anglia), iar în anul 1936 obţine un brevet de invenţie pentru imagini în relief în cinematografie şi televiziune.
Transferat la Universitatea din Bucureşti, profesorul Ionescu a contribuit la fondarea "Catedrei de Electricitate şi Magnetism", devenită mai târziu Facultatea de Fizică.
În 1946, la Bucureşti, împreună cu profesorul V. Mihu a construit o instalaţie cu care s-a obţinut prima "emisie stimulată" de tip MASER, un precursor al MASER-ului inventat în 1954.
Amintim aici încă două dintre realizările ştiinţifice remarcabile ale profesorului Ionescu: studiul frecvenţelor de rezonanţă ale ionilor moleculari de hidrogen şi oxigen, precum şi studii asupra oscilaţiilor rezonante la frecvenţe radio şi microunde în plasme fierbinţi, cu posibilităţi de realizare în fuziunea termonucleară. Lucrările au fost prezentate la Paris de către Acad. Louis Neel, laureat al Premiului Nobel în Fizică şi publicate în revista C.R.Acad.Sci, Paris (1970).
Profesorul Ionescu a fost membru al Academiei Române şi a condus peste 30 de doctoranzi.
S-a stins din viata pe 6 noiembrie 1988, la Bucureşti.