Gowland commença à travailler à Osaka le pour un contrat de trois ans, durée classique pour les contrats des étrangers employés par le gouvernement japonais pour aider à moderniser le pays. Son contrat fut régulièrement prolongé et il resta finalement 16 ans au Japon, période durant laquelle il introduisit des techniques scientifiques d'analyse des métaux, de production de bronze et d'alliage de cuivre pour la monnaie locale et des technologies modernes comme le four à réverbère pour améliorer l'efficacité de l'affinage des minerais de cuivre. Son expertise allait au-delà de la Monnaie du Japon et il servit comme consultant pour l'armée impériale japonaise aidant à fonder l'arsenal d'Osaka pour la production d'artillerie.
Durant son séjour au Japon, Gowland pratiqua l'alpinisme et il fit la première ascension connue de plusieurs sommets des Alpes japonaises, un nom inventé par Gowland et qui fut repris en 1888 par Basil Hall Chamberlain dans son Japan Guide. Ce nom fut plus tard popularisé par le missionnaire Walter Weston. Gowland déclara par la suite avoir été le premier étranger à avoir réussi l'ascension du mont Yari en 1874. Le nom des Alpes japonaises reste attribué à Gowland.
Gowland est cependant surtout connu au Japon comme archéologue amateur. Il effectua les premiers relevés scientifiques exacts de plusieurs monuments funéraires (Kofun) de la période Kofun (IIIe siècle - VIe siècle), dont plusieurs mausolées impériaux. Il fouilla des tumulus funéraires des préfecture de Saga et de Miyazaki sur l'île de Kyūshū ainsi que de la préfecture de Fukushima au nord de Tokyo, en plus de nombreux sites de la religion Kinki.
À son départ du Japon, il reçut l'ordre du Soleil levant (4e classe) et un bonus de 3 000 Yens de la part du futur ministre des FinancesMasayoshi Matsukata. De retour dans son Angleterre natale, il publia plusieurs ouvrages sur ses recherches au Japon et fut élu à la Royal Society. Beaucoup des artefacts qu'il ramena en Angleterre se trouvent aujourd'hui au British Museum. Goland fut aussi un collectionneur avide de peintures japonaises du style nihonga.
En Angleterre
Pierres de sarsen
Le , la pierre 22 du cercle de Sarsen tomba, emportant avec elle un linteau. À la suite de la pression publique et d'une lettre de William Matthew Flinders Petrie au Times, le propriétaire, Edmund Antrobus, accepta que les travaux de réparation se fassent sous la supervision d'archéologues.
Antrobus choisit Gowland pour faire le travail, bien qu'il n'eût aucune formation d'archéologue, et il réalisa un des documents les plus détaillés de ce monument. La seule zone qu'il ouvrit fut celle autour de la pierre 56 dangereusement penchée (la pierre occidentale du grand trilithe), une zone de 5 × 4 m. La difficulté était de creuser seulement de petites zones à la fois pour couler le béton.
Malgré ces difficultés, il conclut que des pics de bois avaient été utilisés pour creuser les trous des pierres et que la forme des pierres elle-même était travaillée sur place. Son travail permit d'identifier la "couche de Stonehenge" ce qui prouva que ces pierres avaient précédé les menhirs.
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